Композитни материали

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене

Композитните материали (или композит) са материали, които се състоят основно от твърд армиращ пълнител (арматура) - стъклени или органични влакна (по-рядко метални нишки), и полимерни свързващи (матрица) - епоксидни, полиестерни и други смолни състави.

Чрез избор на типа и количеството арматура и матрица може в широки граници да се променят различните свойства на композита – якост, топлопроводност, херметичност, относително тегло, химическа устойчивост и други.

Композитните материали са известни от дълбока древност. Построените през 8000 г. пр. н. е. и запазили се до днес къщи в Джерихо (Централна Африка) са изградени от тухли, които са усилени със слама и камилска вълна. По този начин якостта на опън е увеличена четирикратно (от 50 N/mm2 на 200 N/mm2). Тази технология е добре известна и много прилагана при строежа на селскостопански постройки в недалечното минало и в България. Известни са и опитите през Средновековието за подобряване качествата на лъковете и стрелите чрез използване на комбинации от различни материали. Понастоящем композитните материали навлязоха масово в уредостроенето и микротехниката. Съвременните композитни материали се подразделят според строежа си на: фазовосвързани композити (често наричани в практиката стъклофазери);

композити на  основа - керамика; 
композити на  основа - въглерод. 

По-важните свойства на композитните материали са: висока якост на опън (голям модул на еластичност-до Е  1,2.106N/mm2); лекота поради ниската плътност; липсва топлинно разширение в надлъжно направление; точка на изпаряване при температура около 3650о C (3920 К); топлоустойчивост в окисляващи среди до 350о C, в защитен газ или вакуум до температура около 3000о C; корозионноустойчивост на киселини, луга и разтворители с изключение на окисляващо действащите среди; устойчивост на облъчване при познати лъчения до високи дози; добра електро- и топлопроводимост без електростатично зареждане.

Композити на керамична основа Керамичните композити представляват малки монокристали с диаметър от 1 до 3 m, с дължина до няколко милиметра и с минимални промени в кристалната решетка.Композитите с къси влакна са моно/поликристали с дължина по направление на надлъжната ос от 10 m до 10 cm и отношение на дължината към диаметъра на кристалите в границите 1.10 - 1.105. Боридните композити специално могат да бъдат получени и с дължина до няколко метра и диаметър на монокристалите от около 12 m върху основа от волфрамови влакна.

Композити на въглеродна основа (карбидни композити) С откриването на материала "Дралон" през 1938 г. от Х. Райн във фирмата IG-Farben (Германия) и почти едновременно от Орлон във фирмата Du Pont (САЩ) бе намерен изходният материал за композитите на въглеродна основа – поли-акрилнитрил (PAN). Първото приложение на такива материали е в текстилната промишленост. Впоследствие, след производството на първите композити от PAN в началото на шестдесетте години на XX век, те намират разнообразни технически приложения. Основната суровина и понастоящем се явява PAN, а използваният по икономически съображения заместител от азбест бе спрян поради съображения за канцерогенност. Свойствата на композитите на въглеродна основа са значително по-добри от тези на познатите "нормални" материали. Стойности на модула на еластичност Е от порядъка на 600000 N/mm2, както и на специфичния модул на еластичност Есп., се преминават само от композитите на въглеродна основа с къси влакна. Дължината на скъсване под действието на собственото тегло е 145 - 175 км (в зависимост от вида на въглеродната основа) и е три пъти по-голяма от тази на стоманата.