Иконка «Поделиться»
Иконка ВК в формате SVGИконка Одноклассники в формате SVGИконка Telegram в формате SVGИконка WhatsApp в формате SVGИконка копирования
статьи
Иконка календаря в формате SVG09.06.2023
Иконка глаза в формате SVG1215
5
1

Композиты: что это, особенности, технология производства

Композиты: что это, особенности, технология производства

В композитных материалах соединяются два или более компонента с разными физическими и химическими свойствами. Они никогда не смешиваются и не приобретают однородность: между ними есть заметная граница. Их сочетают для того, чтобы итоговый материал приобрел улучшенные свойства — например, прочность или устойчивость к негативным условиям окружающей среды.

Композитные материалы — сочетание двух и более материалов, не смешивающихся между собой. При соединении физические и химические свойства сырьевых материалов остаются неизменными. Это позволяет им соединяться синергетически для получения композита со своим отдельным списком функций, отличных от особенностей сырья.

Можно сказать, что композиты гетерогенны — то есть разнородны по своему составу.

В материаловедении используются термины для обозначения составных частей композита:

  • матрица, обычно полимерная смола, которая нужна для скрепления наполнителя и для придания материалу определенной формы;
  • наполнитель, обычно волокнистый, который еще и помогает укреплять композит — так же, как арматура укрепляет бетон.

Главной характеристикой наполнителя при этом является соотношение сторон. Обычно это волокна, и соотношение сторон у них — десятки к десяткам тысяч, в зависимости от длины волокна. Чуть реже вместо волокон используются овальные или эллипсоидные «армирующие частицы».

Пример композита — железобетон или клееная фанера. За счет сочетания разных материалов композит получается прочнее и легче некомпозитных аналогов.

Обычно для создания композитов используются:

  • наполнители: стекловолокно, углеродные волокна, арамид, базальт, лен, бамбук;
  • матрицы: полимерные смолы, биосмолы, бетон, керамика и другие;
  • добавки и присадки, позволяющие завершить материал.

Производство композитов состоит из множества этапов и задействует массу технологий, среди которых, например, литье с переносом смолы, инфузия, пултрузия, намотка нитей, укладка волокон, 3D-печать. Этапы моделирования и тестирования играют важную роль в оптимизации процессов производства, а также в обеспечении высочайшего уровня качества и производительности.

Комбинации материалов, производственных процессов и всех технологий, задействованных в композитной промышленности, предлагают неограниченный спектр возможностей для использования. Даже простое изменение соотношения наполнителя и матрицы уже дает другой результат.

О любом предмете проще всего рассказывать с примерами, тем более о композиционных материалах, которые сопровождали человечество с давних пор. О некоторых композитах мы даже не думаем в таком ключе, настолько привычными и обычными они для нас стали.

Египтяне добавляли в глиняные кирпичи солому для того, чтобы сделать их прочнее и предотвратить разрушение. Это можно назвать первыми композитными материалами в истории. Примерно то же самое они делали с папирусом, добавляя в него асфальт для армирования.

В XVIII веке французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр создал стекловолокно, а в XIX веке изобретение улучшил британец Луи Шваб, создав станок для стекловолоконного производства.

С XX века изобретения шли одно за другим, на глазах меняя и промышленность в целом, и композитное ответвление в частности. Была разработана феноловая смола, а потом в нее были добавлены льняные волокна. В 1913 году свет увидел первый в истории композитный материал в том смысле, который мы вкладываем в этот термин сегодня.

В 1930 году был создан полиэстер, в 1938 году — эпоксидная смола. Потом появилось усиленное стекловолокно, а потом — композитные составляющие для самолетов. Это случилось в 1943 году, в разгар Второй мировой войны, и первыми самолетами, получившими композитные детали, стали британский истребитель «Спитфайр» и американский BT-15.

В 1954 году Уильям Стаут представил полностью композитный автомобильный кузов, состоящий из полиэстера и стекловолокна. Через четыре года были созданы углеродные волокна, которые впоследствии станут одним из очень популярных наполнителей для композитов. За работу взялись не только британцы и американцы, но также японцы, и скоро композитные производства появились практически повсеместно. Микромеханика, теория ламинирования, подключение к работе промышленных организаций — технология развивалась семимильными шагами.

С 1970 годов композиты используются в армии, в производстве спортивного инвентаря, пассажирском самолетостроении; с 2000 — в проектировании общественного транспорта, колес и мостов. С 2010 годов для создания композитных материалов начала использоваться 3D-печать.

Сейчас сложно представить себе мир без композитных материалов, потому что они окружают человека буквально везде. В перспективе это направление будет только развиваться, потому что идея получить более прочный, выносливый и устойчивый материал путем объединения двух других гениальна в своей простоте и доступности.


Комментарии

Пока никто не оставлял здесь комментариев.

Новый комментарий
 
Комментарии проходят модерацию перед размещением

Читайте также

​Хлопковое волокно
Иконка календаря в формате SVG26.01.2024Иконка глаза в формате SVG79
1
Хлопковое волокно: преимущества и способы применения

Хлопковое волокно получается путем объединения двух или более компонентов, которые имеют разные физические и химические параметры. Варьируя состав, можно добиться улучшения характеристик одного из материалов, совмещения полезных особенностей каждого из компонентов и даже достичь синергии — получить такие свойства, которые не присущи каждому компоненту по отдельности. В составе композитов обычно различают две фазы...

Карбон: что это, характеристики, методы производства, сфера применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG1527
2
Карбон: что это, характеристики, методы производства, сфера применения

Другие названия карбона — углепластик, углевоклокно, углеткань. Это композитный материал, который состоит из углеродного волокна в матрице из полимерных смол. Главная характеристика карбона и его основное достоинство — чрезвычайная прочность вплоть до 1500 кг/куб. м при очень малом весе...

Базальтовое волокно: что это, виды, методы производства, сфера применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG115
1
Базальтовое волокно: что это, виды, методы производства, сфера применения

Среди армирующих волокон выделяется базальтовое — расщепленная на тонкие нити порода. Будучи натуральным минеральным материалом, базальтовое волокно обладает сроком службы порядка 100 лет, при этом совершенно безвредно для человека и других живых существ. Это экологичный теплоизолятор, на основе которого производится, например, активно используемая в конструкционной работе базальтовая ткань...

Кевлар: что это, основные виды
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG253
1
Кевлар: что это, основные виды

Кевлар или кевраловая ткань — синтетический материал, который используется преимущество для изготовления различных деталей и спецодежды, в том числе бронежилетов. Основа — полипарафенилен-терефталамид. Собственно «Кевлар» (Kevlar) — название торговой марки, а не самого материала. Производителем является фирма «Дюпон»...

Арамидная ткань
Иконка календаря в формате SVG01.12.2023Иконка глаза в формате SVG63
1
Арамидная ткань: что это, история, основные характеристики и виды

Арамидные ткани — материал, который используется для создания композитов, изготовления средств индивидуальной защиты, спецодежды, военной формы, экипировки для спортсменов, металлургов и тех специалистов, которые работают в опасных условиях. В ее основе лежат...

Гелькоут
Иконка календаря в формате SVG25.01.2024Иконка глаза в формате SVG35
1
Гелькоут: область применения, виды

Гелькоут или гелькоат (от английского «gel coat» или «гелевое покрытие») — это специальный состав для создания высококачественного верхнего покрытия деталей. Он представляет из себя прозрачный или цветной гель на основе смол с добавками и красителями, что позволяет выбрать нужный цвет из готовых или отколеровать его в нужный оттенок с помощью пигментной пасты. Для композитных изделий он актуален тем, что...

Жертвенная ткань
Иконка календаря в формате SVG12.12.2023Иконка глаза в формате SVG268
1
Жертвенная ткань: что это и для чего необходима

Несмотря на зловещее название, жертвенная ткань называется так исключительно потому что является расходным материалом, которым «жертвуют» в процессе производства композитов. Она используется для того, чтобы создать текстурированную поверхность перед склеиванием или покраской. Одна из основных ее характеристик...

Армирующее волокно: что это, виды, сфера применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG158
1
Армирующее волокно: что это, виды, сфера применения

Композитные материалы состоят из нескольких веществ. Из каждого берется лучшее — таким образом получается материал, который обладает нужной прочностью, устойчивостью к агрессивным средам, легкостью, негорючестью и другими характеристиками. Армирующее волокно — это компонент, который добавляется в конструкционные материалы для улучшения их свойств...

Препрег
Иконка календаря в формате SVG05.12.2023Иконка глаза в формате SVG72
1
Препрег: что это, особенности и сферы применения

Термин «препреги» происходит от английского «pre-impregnated», что переводится как «предварительно пропитанный». Это полуфабрикаты от мира композитов: рулонные материалы, которые заранее обработаны полимерным связующим. Использование препрегов позволяет...

Стекловолокно: что это, методы производства, сферы применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG159
1
Стекловолокно: что это, методы производства, сферы применения

Стекловолокно — материал, который создается из стекла. В его основе лежит кварцевый песок, также используются битые, испорченные и бракованные стеклянные изделия, которые могут быть полностью переработаны. В отличие от обычного стекла, стекловолокно легко гнется, что позволяет ткать из него стеклоткань...

Товар добавлен в заказ