کامپوزیت و انواع آن
اصولا کامپوزیت ها از دو یا چند ماده فیزیکی و شیمیایی تشکیل شده اند که این امر به جهت بالا بردن مقاومت و افزایش درخشندگی، در این محصول است. امروزه تکنولوژی بخش بزرگی از تولیدات کشور را به خود اختصاص داده، مواد کامپوزیت نقش تعیین کننده ای در زندگی روزمره دارد. ازدیگر ویژگی های این محصول، نداشتن دور ریز و قابلیت بازیافت است. کامپوزیت از قیمت بسیار بالایی برخوردار است، به همین دلیل در ایران از آن برای تولیداتی چون قوطی و میلگرد و نبشی نمیتوان استفاده کرد.
ماده کامپوزیت (composite) چیست؟
کامپوزیت ها ازسه قسمت تشکیل شده اند که شامل فازمیانی، ماتریس(زمینه)، تقویت کننده میباشد. تاثیر کامپوزیت در طبیعت نیز مشاهده میشود. برای مثال یک درخت را در نظر بگیرید، که در فیبرهای سلولوزی بلند ماده ای به نام لینگنین، (نام نوعی پلیمر است) این فیبرها را کنار هم ثابت میکند و شبیه به کامپوزیت عمل میکند. در این مقاله سعی داریم شما را با کامپوزیت، مزایا و ویژگی های آن آشنا کنیم. با سپاهان استیل همراه باشید.
تفاوت کامپوزیت و آلیاژ چیست؟
آلیاژ هم مانند کامپوزیت، از ترکیب حداقل دو عنصر تشکیل میشود. اما تفاوت‌هایی میان این دو وجود دارد که کاربرد آنها را متفاوت کرده است. بسیاری از تکنولوژی‌های نوین وجود دارد که، استفاده از آلیاژها پاسخگوی آن نیست و حتماً بایستی از کامپوزیت‌ها استفاده شود. برای اطلاع از تفاوت‌های میان آلیاژ و کامپوزیت، مطالب زیر را مطالعه فرمایید.
در فرایند تولید آلیاژها، عناصری که با یک دیگر ترکی میشوند، حتماً باید فلز باشد؛ ولی در تولید کامپوزیت‌ها این گونه نیست و عناصر می‌تواند غیر فلزی باشد.
مواد سازنده کامپوزیت‌ها با روش فیزیکی از یکدیگر جدا میشوند ولی عناصر سازنده آلیاژ برای بازگشت به حالت اولیه، نیازمند واکنش شیمیایی هستند.
آلیاژها به دو دسته همگن و ناهمگن تقسیم میشوند. ولی کامپوزیت‌ها فقط نا همگن هستند.
آلیاژها هادی هستند ولی برخی کامپوزیت‌ها میزان کمی از الکتریسیته را عبور می‌دهند ولی بیشتر آنها نارسانا می‌باشند.
کامپوزیت‌ها دارای پیوند هستند ولی آلیاژها این گونه نیستند.
کامپوزیت‌ها دارای نقاط جوش و ذوب مشخصی هستند ولی آلیاژها در دمای مختلف ذوب میشوند.
اجزای تشکیل دهنده کامپوزیت ها
به طور کلی، یک ماده کامپوزیت از اجزای زیر تشکیل میشود:
تقویت‌کننده
تقویت کننده‌ها، به عنوان فاز پراکنده به صورت‌های متفاوتی وجود دارد. و هر کدام نسبت به یکدیگر، کاربرد خاصی دارد. تقویت کننده‌ها شامل الیاف، پوسته و ذرات هستند. الیاف‌ها رایج‌ترین مواد تقویت کننده است که در ویژگی‌های مکانیکی مواد کامپوزیتی تأثیر گذار است. دلیل این تأثیر گذاری، نسبت بالای طول به قطر الیاف جستجو کرد که باعث ایجاد تنش برشی موثری در میان این ماده و ماتریس میشود و قابلیت پردازش و ساخت و ساز قطعات کامپوزیت به شکل‌های مختلف را ارتقا داد. از مهم‌ترین الیاف کامپوزیتی می‌توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود.
ماتریس (زمینه)
ماتریس‌ها به عنوان فاز پیوسته، یک متصل کننده برای تقویت کننده‌ها هستند. تقویت کننده‌ها، مانع از حرکت الیاف میشود. و کامپوزیت را در برابر آسیب‌های محیطی و فیزیکی مقاوم می‌سازد. ماتریس‌ها در یک موقعیت قرار می‌گیرد و تقویت کننده‌ها را ثابت نگه می‌دارد.
فاز میانی
لایه‌ای فشرده شده از ماتریس که در سطح تقویت‌کننده تشکیل می‌گردد، فاز میانی نام دارد. و یک رابط میان ماتریکس و تقویت کنند میباشد.
انواع کامپوزیت‌ها
با توجه به نوع ماتریس، کامپوزیت‌ها گروه بندی میشوند.
کامپوزیت‌های با زمینه فلزی (MMC)
کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (CMC)
کامپوزیت‌های کربن/کربن (CC)
کامپوزیت‌های تقویت‌شده به وسیله الیاف (FRC)
کامپوزیت‌های تقویت شده به وسیله ذرات (PRC)
خواص و ویژگی کامپوزیت‌ها
استحکام بالا در برابر خوردگی، مقاومت مکانیکی، مقاومت الکتریکی،هدایت حرارتی بسیار کم، مقاومت ویژه بالا و مدول ویژه بالا، مقاومت زیاد در برابر خستگی، مقاومت زیاد در برابر شکستگی، میرایی خوب، چگالی پایین، سهولت در تولید و ساخت شکل‌های پیچیده، با روش‌های ساده، کارآمد و مقرون به صرفه، آسان بودن مونتاژ قطعات و عملیات تعمیر و عیب‌یابی، ضریب انبساط حرارتی پایین، بهبود اتصالات و تولید یکپارچه، جذب انرژی مناسب.