کامپوزیت های پلیمری و هرآنچه باید بدانید

کامپوزیت های پلیمری (انواع کامپوزیت ها)

کامپوزیت در اصطلاح به معنای موادی چند جزئي و مرکب است. در واقع زمانی که چند ماده و عنصر با هم ترکیب می‌ گردد؛ سازه ای ایجاد می شود که می ‌توان از آن در صنایع مختلفی جهت ساخت و ساز  استفاده کرد. در میان انواع کامپوزیت ها، کامپوزیت های پلیمری بسیار رایج و پرکاربردتر می ‌باشد. حال برای اینکه در مورد کامپوزیت های پلیمری و دیگر انواع کامپوزیت ها، کاربرد و نحوه ساخت آن همه چیز بدانید؛ پس در ادامه همراه ما باشید.

آشنایی با انواع کامپوزیت ها

کامپوزیت ‌هایی که در کارخانه‌ ها تولید می ‌شود؛ به سه نوع زیر تقسیم می ‌شوند:

• كامپوزيت ‌های پلیمری (PMC)
• كامپوزيت‌های فلزی (MMC)
• كامپوزيت‌های سرامیکی (CMC)

هر یک از انواع کامپوزیت ها، دارای ویژگی ‌های منحصر به فرد هستند و کاربرد های خاص خودشان را دارند.

بررسی کاربرد و ویژگی ‌های کامپوزیت های پلیمری

کامپوزیت های پلیمری همانطور که از اسمش مشخص است از پلیمر ساخته شده و در صنایع مختلفی از جمله صنایع خودروسازی، ساختمان سازی، ساخت وسایل و تجهیزات پزشکی، ساخت ابزارهای نظامی، تولید لوازم خانگی و الکترونیکی، ساخت هواپیما و … کاربرد دارد. به طور مثال بدنه جنگنده‌ های رادار گریز از کامپوزیت ‌های پلیمری ساخته شده است. همچنین در ساخت پره های هواپیما، جت، ماهواره فضایی، نیروگاه بادی و هلیکوپتر از کامپوزیت ‌های پلیمری استفاده می ‌گردد.  به طور کلی به دلیل کم وزن و کم حجم بودن کامپوزیت های پلیمری، از این سازه  در صنعت هوا و فضا بسیار استفاده می‌ شود.

از دیگر کاربرد های کامپوزیت های پلیمری می ‌توان به ساخت بدنه قایق و پارو، دوچرخه‌ و بدنه خودروهای مسابقه ای اشاره کرد. علت اصلی استفاده از کامپوزیت های پلیمری در ساخت چنین ابزار و وسایلی، به جرم و وزن کم آن بر می ‌گردد.

آشنایی با مزیت ‌های کامپوزیت های پلیمری به طور خلاصه

• کامپوزیت های پلیمری انعطاف پذیری بالایی دارند.
• کامپوزیت های پلیمری کم حجم، سبک و کم وزن می باشند.
• پایداری حرارتی این نوع کامپوزیت‌ ها بالا می باشد.
• خاصیت الکتریکی کامپوزیت های پلیمری مناسب می باشد.
• سازه‌ های پلیمری در برابر شرایط جوی بسیار مقاوم می باشند.
• کامپوزیت های پلیمری در برابر خوردگی از خود مقاومت بالایی نشان می‌ دهند.
• استحکام کششی این سازه بسیار مناسب است.
• کامپوزیت های پلیمری در برابر شکستگی مقاومت خوبی دارند.
• مقاومت سایشی سازه ‌های پلیمری مناسب می ‌باشد.
• از کامپوزیت هایی پلیمری می ‌توان به عنوان عایق حرارتی در ساخت و ساز استفاده کرد.
• تولید ابزار و وسایل با کامپوزیت های پلیمری در شکل ‌های پیچیده راحت می باشد.
• قیمت کامپوزیت های پلیمری در مقایسه با دیگر انواع کامپوزیت ها پایین تر می ‌باشد.

آشنایی با بخش ‌های کامپوزیت پلیمری

• تقویت کننده کامپوزیت

یک کامپوزیت پلیمری از دو بخش اصلی یعنی بخش بستر و تقویت کننده تشکیل شده است. در واقع انواع کامپوزیت ها چه فلزی، چه پلیمری و چه سرامیکی توسط فیبر و یا ذرات تقویت می ‌شوند. منظور از تقویت کردن کامپوزیت بالا بردن میزان مقاومت سازه در برابر خوردگی، سایش، حرارت  و… است. در واقع می ‌توان گفت که میزان مقاومت، استحکام، سفتی و چگالی انواع کامپوزیت به جنس ماده تقویت کننده بستگی دارد.

انواع فیبر تقویت کننده کامپوزیت

الیاف و یا فیبر مورد استفاده در کامپوزیت ‌ها، به دو دسته الیاف طبیعی و مصنوعی تقسیم می ‌شود. به طور مثال فایبر گلاس یکی از کامپوزیت ‌های پلیمری ساخته شده که توسط الیاف یا همان فیبرهای شیشه، تقویت شده است. از دیگر الیاف ‌های پرکاربرد برای تقویت کامپوزیت ها می ‌توان به پشم شیشه، آرامید، کربن و گرافیت اشاره کرد. لازم است اشاره کنیم که الیاف ‌های کامپوزیت توسط ماتریس احاطه شده اند که نسبت به تقویت کننده ‌های غیر ماتریسی مقاومت کششی بالایی دارد.

 

• بستر کامپوزیت

بستر کامپوزیت به دو دسته گرما سخت و گرما نرم تقسیم می ‌شود. هر چه بستر کامپوزیت سخت تر باشد؛ انعطاف پذیری آن کمتر می ‌شود و در صورتی که سازه در برابر شرایط محیطی و فیزیکی نامساعدی قرار بگیرد؛ مقاوم تر عمل کرده و به هیچ عنوان تغییر شکل نمی ‌دهد.

مواد سازنده بستر گرما سخت کامپوزیت

مواد سازنده بستر گرما سخت کامپوزیت های پلیمری عبارتند از:

• رزین اپوکسی
• رزین پلی استر
• پلی اورتان
• رزین و وینیل استر
• فنولیک
• پلی ایمید
• سیانات استر

برای ساخت بستر گرما نرم از PEEK، پلي پروپيلن و نايلون بسیار استفاده می‌ شود. از این بستر بیشتر برای ساخت لوازم خانگی، پزشکی و ساختمان سازی استفاده می ‌شود.

کامپوزیت ‌‌های فلزی (MMC):

یکی دیگر از انواع کامپوزیت ها، کامپوزیت ‌هایی با زمینه فلزی می باشد. در ساخت این سازه ‌ها از فلزات نرم استفاده می ‌شود. این نوع کامپوزیت در مقایسه با کامپوزیت های پلیمری و سرامیکی در برابر تهاجم سیالات آلی، حرارت و حریق و ضربه مقاومت بیشتر دارد. اما به دلیل استفاده از موادی همچون مس، منیزیم، سوپرآلیاژ ها، آلیاژ های آلومینیم و  تیتانیم هزینه‌ی آن ‌ها نسبت به دیگر انواع کامپوزیت ‌ها بالاتر است. اخیرا در صنایع خودروسازی از کامپوزیت‌های فلزی استفاده می‌ شود. به طور مثال موتور خودرو های امروزی کاملا از نوع کامپوزیت هایی که با آلیاژهای آلومینیم، رشته های آلومینا و کربن تقویت شده است؛ ساخته شده است.

کامپوزیت ‌های سرامیکی

کامپوزیت ‌های سرامیکی هم به نوبه ی خودشان، دارای استحکام بالا، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی، حریق، حرارت و فرسایش می باشد. این سازه با فیبر و الياف‌ های كوتاه از جنس  نيتريد برون و یا كاربيد سيليكون  تقويت می ‌شود. از این کامپوزیت بیشتر برای ابزار و ماشین آلاتی که در برابر دمای بسیار بالایی قرار می‌ گیرند؛ استفاده می ‌شود. لازم به ذکر است که تنها کامپوزیت ‌هایی که حتی بالاتر از  ۹۰۰ درجه سانتیگراد  از خود مقاومت نشان می ‌دهد؛ کامپوزیت‌ های سرامیکی می باشد. اما این نوع کامپوزیت در برابر ضربه و بارهای كششی ضعیف عمل می‌ کند و در برابر بار های مکانیکی و شوک حرارتی شکننده هستند. به همین دلیل کاربرد آن ها در ساخت و ساز وسایل کمی محدود تر می ‌شود. شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر با شماره های درج شده در سایت کیان صنعت تماس حاصل فرمایید.