تاریخچه:
کامپوزیتها (مواد چند سازه ای یا کاهگل های عصر جدید )رده ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است.اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند.استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است .از اولین کامپوزیتها یا همان چندسازه‌های ساخت بشر می‌توان به کاه گل وآجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده کاه استفاده می شده است اشاره کرد..هنگامی که این دو باهم مخلوط بشوند در نهایت آجرپخته بدست می آید که بسیار ماندگارتر و مقاوم تر از هر دو ماده اولیه یعنی گل و کاه است.قایق‌هایی که سرخ‌پوست‌ها با قیر و بامبو می‌ساختند و تنورهایی که از گل، پودر شیشه و پشم بز ساخته می‌شدند و در نواحی مختلف کشورمان یافت شده است،نیز از کامپوزیتهای نخستین هستند. بسیاری از نیازهای صنعتی صنایعی مانند صنایع فضایی ، راکتورسازی، الکترونیکی و غیره نمی‌تواند با استفاده از مواد معمولی شناخته شده ، برآورده شود. اما قسمتی از آن نیازها، می‌تواند با استفاده از قدیمی ترین مثال از کامپوزیت ها مربوط به افزودن کاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت استفاده در بناها بوده است . قدمت این کار به 4000 سال قبل از میلاد مسیح باز می گردد . در این مورد کاه نقش تقویت کننده و گل نقش زمینه یا ماتریس را دارد . ارگ بم که شاهکار معماری ایرانیان بوده است،نمونه بارزی از استفاده از تکنولوژی کامپوزیت ها در قرون گذشته بوده است.مثال دیگر،تقویت بتن توسط میله های فولادی می باشدکه قدمت آن به سال 0081 میلادی باز می گردد . در بتن مسلح یا تقویت شده،میله های فلزی،استحکام کششی لازم را در بتن ایجاد می نمایند چرا که بتن یک ماده ترد می باشد و مقاومت اندکی در برابر بارهای کششی دارد . بدین ترتیب بتون وظیفه تحمل بارهای فشاری و میله های فولادی وظیفه تحمل بارهای کششی را بر عهده دارند .
تاریخچه مواد پلیمری تقویت شده با الیاف به سالهای 1940 در صنایع دفاعی و به خصوص کاربردهای هوا - فضا بر می گردند برای مثال در سال 1945 بیش از 7 میلیون پوند الیاف شیشه به طور خاص برای صنایع نظامی ، مورد استفاده قرار گرفته است . در ادامه با توجه به مزایای آنها ، به صنایع عمومی نیز راه یافتند.
تعریف:
کامپوزیت = پلیمر های تقویت شده با الیاف
معمولا یک ماده کامپوزیت را به صورت یک مخلوط فیزیکی در مقیاس ماکروسکوپیک از دو یا چند ماده مختلف تعریف می کنند که این مواد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خودرا حفظ کرده و مرز مشخصی را با یکدیگر تشکیل می دهند.این مخلوط در مجموع و با توجه به برخی معیارها خواص بهتری از هریک از اجزای تشکیل دهنده خودرا دارا می باشد.در کامپوزیت عموماً دو ناحیه متمایز وجود دارد.
۱- فاز پیوسته (ماتریس)
2-فاز ناپیوسته(تقویت کننده)
در یک کامپوزیت به طور کلی الیاف،عضو بار پذیر اصلی سازه هستند در حالیکه ماتریس آنها را در محل وآرایش مطلوب نگاه داشته وبعنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل می کند،به علاوه آنهارا از صدمات محیطی دراثر بالا رفتن دما و رطوبت حفظ می کند.
کامپوزیتها شامل یک یا چند فاز غیر پیوسته در یک فاز پیوسته می باشند.
خواص کامپوزیتها تابع موارد زیر می باشد:
1- خواص فاز های تشکیل دهنده آن ( ماتریس و الیاف )
2- توزیع فازها
3- اثرات متقابل فازها بر یکدیگر
4- ابعاد ماده تقویت کننده شامل : شکل و اندازه و توزیع ذرات
نقاط قوت کامپوزیت ها:
• وزن کم این مواد در عین بالا بودن نسبت مقاومت به وزن آنها (حتی تا 15 برابر برخی از فولادها ).
• مقاومت بالا نسبت به خوردگی.
•وجود روش های مختلف ساخت و امکان تولید اشکال پیچیده و متنوع
ویژگی های اصلی کامپوزیت ها :
کامپوزیت ها دارای:
وزن مخصوص کم- پایداری حرارتی خوب- توانایی بالا در جذب انرژی ها- ظرفیت دمپینگ بالا- سهولت در تولید- مقاومت خستگی خوب
مقاومت مکانیکی بالا- مقاومت شیمیایی (ضدخوردگی)- صافی سطح- سبکی و سهولت در نصب- حمل آسان- کاهش هزینه های پمپاژ- عدم نیاز به حفاظت کاتدیک- طول عمر مفید بسیار بالا- بهداشتی بودن- مقاومت خوب دمایی- عدم تخریب در مقابل اشعه ماوراء بنفش- عدم نیاز به پوششهای مختلف می باشند.
تقسیم بندی مواد کامپوزیت:
کامپوزیتها را می توان از نقطه نظر فاز پیوسته تقسیم بندی نمود:
1) کامپوزیت های زمینه سرامیکی ( CMC )
2) کامپوزیتهای زمینه فلزی ( MMC)
3) کامپوزیتهای زمینه پلیمری ( PMC )
کامپوزیت های پایه پلیمری:
کامپوزیتهای پایه پلیمری که مهم ترین دسته از کامپوزیت ها می باشند طیف وسیعی از صنایع ، از صنایع رده بالا مثل تولید قطعات هواپیما گرفته تا صنایع رده پایین مثل تولید سینک ظرفشویی و .... از کامپوزیتهای پایه پلیمری تولید می شوند و درحال حاضر 59 درصد بازار کامپوزیت ها را به خود اختصاص داده اند و به همین دلیل بزرگترین زیر مجموعه مواد مرکب محسوب می گردند .
ردپای کامپوزیت های پایه پلیمری را در حوزه های زیر می توان جستجو نمود :
1- صنایع حمل و نقل شامل حمل و نقل هوایی ، جاده ای و دریایی
2- صنایع نظامی و هوا – فضا
3- صنایع انرژی در هر حوزه های تولید و انتقال برق و صنعت نفت ، گاز و پتروشیمی
4- صنعت ساخت و ساز شامل صنایع زیر بنایی و صنعت ساختمان
5- صنایع مبلمان شهری
6- وسایل خانگی