Vad är definitionen av ett sammansatt material?

Löst definierat är en komposit en kombination av två eller flera olika material som resulterar i en överlägsen (ofta starkare) produkt. Människor har skapat kompositer i tusentals år för att bygga allt från enkla skyddsrum till utarbetade elektroniska apparater. Medan de första kompositerna gjordes av naturliga material som lera och halm, skapas dagens kompositer i ett labb från syntetiska ämnen. Oavsett ursprung, är kompositer det som har gjort livet som vi känner till det möjligt.

En kort historia

Arkeologer säger att människor har använt kompositer i minst 5 000 till 6 000 år. I forntida Egypten, tegelstenar gjorda av lera och halm för att omsluta och förstärka trästrukturer som fort och monument. I delar av Asien, Europa, Afrika och Amerika bygger inhemska kulturer strukturer från vattel (plankor eller remsor av trä) och daub (en sammansättning av lera eller lera, halm, grus, kalk, hö och andra ämnen).

En annan avancerad civilisation, mongolerna, var också pionjärer i användningen av kompositer. Från och med 1200 A.D. började de bygga förstärkta bågar av trä, ben och naturligt lim, inslagna med björkbark. Dessa var mycket kraftigare och noggrannare än enkla träbågar, vilket hjälpte Genghis Khans mongoliska imperium att spridas över Asien.

Den moderna eran av kompositer började på 1900-talet med uppfinningen av tidig plast som Bakelite och vinyl samt konstruerade träprodukter som plywood. En annan avgörande komposit, Fiberglas, uppfanns 1935. Den var mycket starkare än tidigare kompositer, kunde formas och formas och var extremt lätt och hållbar. 

Andra världskriget påskyndade uppfinningen av ännu mer petroleum-härledda kompositmaterial, av vilka många fortfarande används idag, inklusive polyester. På 1960-talet infördes ännu mer sofistikerade kompositer, som Kevlar och kolfiber. 

Moderna kompositmaterial

Idag har användningen av kompositer utvecklats till att vanligtvis införliva en strukturfiber och en plast, detta är känt som Fiber Reinforced Plastics eller FRP för kort. Liksom halm ger fibern strukturen och styrkan hos kompositen, medan en plastpolymer håller fibern ihop. Vanliga typer av fibrer som används i FRP-kompositer inkluderar:

• Glasfiber
• Kolfiber
• Aramidfiber
• Borfiber
• Basaltfiber
• Naturfiber (trä, lin, hampa, etc.)

När det gäller glasfiber sammanställs hundratusentals små glasfibrer tillsammans och hålls styvt på plats av ett plastpolymerharts. Vanliga plasthartser som används i kompositer inkluderar:

• epoxi
• Vinyl Ester
• Polyester
• polyuretan
• polypropylen

Vanliga användningar och fördelar

Det vanligaste exemplet på en komposit är betong. Vid denna användning tillhandahåller konstruktionsstålstång arken styrka och styvhet till betongen, medan den härdade cementen håller armeringsstationen stationär. Enbart armeringsjocken skulle böjas för mycket och cement ensamt skulle spricka lätt. Men när de kombineras för att bilda en komposit skapas emellertid ett extremt styvt material.

Det kompositmaterial som oftast förknippas med termen "komposit" är fiberförstärkt plast. Denna typ av komposit används i stor utsträckning i vårt dagliga liv. Vanliga vardagliga användningar av fiberarmerade plastkompositer inkluderar:

• Flygplan
• Båtar och marina
• Sportutrustning (golfaxlar, tennisracketar, surfbrädor, hockeyklubbor etc.)
• Fordonskomponenter
• Vindkraftblad
• Skyddsvästar
• Byggmaterial
• Vatten rör
• Broar
• Verktygshandtag
• Stegar

Moderna kompositmaterial har ett antal fördelar jämfört med andra material som stål. Kanske viktigast är att kompositer är mycket lättare i vikt. De motstår också korrosion, är flexibla och tålsäkra. Detta innebär i sin tur att de kräver mindre underhåll och har en längre livslängd än traditionella material. Kompositmaterial gör bilar lättare och därför mer bränsleeffektiva, gör kroppsrustning mer motståndskraftig mot kulor och gör turbinblad som klarar belastningen av höga vindhastigheter.

källor

• BBC News personal. "Kevlar uppfinnare Stephanie Kwolek dör." BBC.com. 21 juni 2014.
• Institutionen för energipersonal. "Topp 9 saker du inte visste om kolfiber." Energy.gov. 29 mars 2013.
• Royal Society of Chemistry personal. "Kompositmaterial." RSC.org.
• Wilford, John Noble. "Återställa en lera-murstenhylla till en avgiven egyptisk kung." NYTimes.com. 10 januari 2007.