Co to jest kompozyt?

materiał

Co to jest kompozyt?

2024-05-21 admin Comments Off

Kompozyty są materiałami powstającymi z połączenia dwóch lub więcej komponentów o różnych charakterystykach. Współczesne technologie pozwalają na tworzenie kompozytów o niespotykanej wcześniej wytrzymałości, elastyczności i odporności na różnorodne warunki środowiskowe. To te właściwości sprawiają, że kompozyty są powszechnie wykorzystywane w wielu dziedzinach i sektorach przemysłu.

Czym dokładnie są kompozyty? Jakie są ich rodzaje? Jakie korzyści niosą ze sobą w różnych branżach?

Definicja kompozytu

Kompozyt to materiał, który składa się z dwóch lub kliku składników połączonych ze sobą w taki sposób, aby nowopowstający materiał charakteryzował się lepszymi właściwościami mechanicznymi, fizycznymi lub chemicznymi niż poszczególne komponenty. Główna idea tworzenia kompozytów polega na synergii – połączeniu cech różnych materiałów, w celu uzyskania efektu lepszego niż suma ich indywidualnych właściwości.

Składniki kompozytu

Standardowo kompozyty składają się z dwóch podstawowych komponentów – matrycy i wzmocnienia. Matryca otacza i łączy wzmocnienie. Może być metalowa, polimerowa, ceramiczna lub inna. Jej głównym zadaniem jest przenoszenie obciążeń na wzmocnienia, chronienie ich przed uszkodzeniami mechanicznymi i chemicznymi oraz nadawanie kształtu kompozytowi. Wzmocnienie ma na celu zwiększenie wytrzymałości, sztywności i innych właściwości kompozytu. Wzmocnienia mogą mieć różne formy, takie jak włókna, cząstki, płytki czy warstwy. Popularnymi przykładami wzmocnień są włókna szklane, węglowe, aramidowe (Kevlar) czy ceramiczne.

Kluczowe cechy kompozytów

Dzięki kombinacji różnych materiałów, właściwości kompozytu można precyzyjnie dostosować do wymagań konkretnego zastosowania. Na przykład, poprzez odpowiedni dobór matrycy i wzmocnienia, można uzyskać kompozyt o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, niskiej masie, odporności na korozję czy wysoką temperaturę. Wiele kompozytów, zwłaszcza tych używanych w przemyśle lotniczym czy motoryzacyjnym, charakteryzuje się wysokim stosunkiem wytrzymałości do masy. Oznacza to, że są one lekkie, ale jednocześnie bardzo wytrzymałe, co ma kluczowe znaczenie w aplikacjach wymagających zmniejszenia masy własnej konstrukcji.

Rodzaje kompozytów

Rynek tworzyw sztucznych oferuje szeroki wybór kompozytów o zróżnicowanych właściwościach. Możemy w tym zakresie wyróżnić m.in. kompozyty:

  • włókniste,
  • warstwowe,
  • cząsteczkowe.

Kompozyty włókniste stanowią najbardziej rozpowszechniony typ kompozytu. Powstają na bazie wzmocnienia włókien (szklanych, węglowych, aramidowych) matrycą polimerową, metaliczną lub ceramiczną. Powszechnie znanym przykładem kompozytu włóknistego są laminaty z włókna szklanego w żywicy epoksydowej używane w budowie łodzi czy panele z włókna węglowego w konstrukcji samochodów wyścigowych.

Kompozyty warstwowe składają się z kilku warstw sklejonych ze sobą materiałów. Przykładem takiego kompozytu są sklejki drewniane, które powstają poprzez sklejanie cienkich warstw drewna w taki sposób, aby włókna „szły” w różnych kierunkach.

Ostatni z omawianych typów, kompozyt cząsteczkowy to materiał, w którym  cząstki stałego wzmocnienia są rozmieszczone w matrycy, jak w przypadku betonu (gdzie cząstki kruszywa są rozmieszczone w matrycy cementowej) oraz metalowych kompozytów ceramicznych używanych do produkcji narzędzi tnących.