مقدمه ای بر کامپوزیت (۱)

در این سری از مطالب، قصد داریم با مواد کامپوزیتی آشنا شویم. در این مطلب مقدمه ای برای آشنایی با این مواد خواهد آمد.

با پیشرفت تكنولوژی موضوع بهینه سازی در زمینه های مختلف مطرح شده است. در این میان علم مواد و ساخت موادی با عمر بیشتر و كارایی بالاتر اهمیت دو چندان پیدا كرده است. این مواد در بسیاری از رشته ها و زمینه های علم نوین گسترش پیدا كرده اند. ماده ای با مقاومت و استحكام بالا ، عمر زیاد ، وزن كم و…نیاز علم جدید می باشد ولی از آنجا كه نمی توان ماده ای یافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد ، باید به دنبال چاره ای دیگر بود.

كلید این مشكل، استفاده از كامپوزیت ها است. کامپوزیت ماده ای است که یک فاز متمایز فیزیکی و یا شیمیایی پخش شده در یک فاز پیوسته دارد و عموماً دارای خصوصیاتی متفاوت و یا بهتر از آن دو جزء می باشد. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده است. به ماتریس اغلب فاز زمینه نیز می گویند. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه میدارد. از دیرباز انسان مواد مختلف را با هم ترکیب کرده تا ماده ای جدید با خواص بهتر به دست آورد. بعنوان مثال در زمان فراعنه، کارگران برای افزایش استحکام آجرها از تکه های کاه در آنها استفاده می کرده اند. اغلب مواد طبیعی نیز خواص فوق العاده خود را از ترکیب دو یا چند جزء به دست می آورند. مثلاً بسیاری از بافتهای بدن که استحکام بالا و انعطاف پذیری فوق العاده دارند از رشته های سفت درون زمینه ای با استحکام کمتر تشکیل شده اند.

اغلب مواد مهندسی نیز ترکیبی از دو یا چند فاز پخش شده در مقیاس میکروسکوپی اند. عامل اصلی توسعه کامپوزیت ها خواص بهینه آنها نسبت به اجزای تشکیل دهنده می باشد. این توسعه عمدتاً با جایگزینی کامپوزیت بجای مواد معمول و بخصوص فلزات صورت می گیرد. از مهمترین موارد كاربرد كامپوزیتها استفاده در صنایع هوافضا می باشد. كامپوزیتها در صنعت هوافضا تحولی شگرف به وجود آورده اند. مشاهده فیلم زیر می تواند برای علاقه مندان مفید باشد:

تعريف كامپوزيت

کامپوزیت درمعناى لغوى به ماده اى مركب گفته مى شود كه از چند ماده ساده تشكيل شده باشد. در علم مهندسى نيز كامپوزيتها رده اى از مواد پيشرفته هستند كه در آنها از تركيب مواد ساده به منظور ايجاد موادى جديد با خواص مكانيكى و فيزيكى برتر استفاده شده است. به عبارت ديگر كامپوزيت به دسته اى از مواد اطلاق مى شود كه آميزه اى از مواد مختلف به صورت تركيب مى باشند و اجزاء تشكيل دهنده آنها هويت خود را حفظ كرده، دريكديگر حل نمى شوند. بنابراين كامپوزيت تركيبى است از حداقل دو ماده مجزا با فصل مشترك مشخص بين هر جزء تشكيل دهنده. به طور كلى مواد كامپوزيتى را متشكل از دو بخش (فاز) در نظر مى گيرند. يكى فاز زمينه مى باشد كه به آن ماتريس هم مى گويند و فاز ديگر موادى مى باشند به (Filler كه به عنوان تقويت كننده (مواد پركننده منظور اهداف خاص از قبيل استحكام، مقاومت، هدايت الكتريكى، خواص مغناطيسى و … در درون فاز زمينه (ماتريس) توزيع مى شوند.

 تخته چندلا یكی از متداولترین كامپوزیتهاست كه كاربرد زیادی دارد

به عبارت ديگر فاز زمينه قسمت عمده كامپوزيت را تشكيل مى دهد و ماده تقويت كننده را در بر مى گيرد تقويت كننده مى تواند به صورت ذره، رشته (الياف) يا صفحه باشد. فاز تقويت كننده تحمل كننده اصلى بارها مى باشد

یکی از کامپوزیت های آشنا بتن است که از دو جزء سیمان و شن ساخته شده است

طبقه بندى كامپوزيتها

مرسوم است كه كامپوزيت ها را براساس خصوصيات فاز زمينه طبقه بندى مى كنند. از اين نظر با توجه به اينكه مواد مذكور به سه دسته كلى تقسيم مى شوند، سه نوع كامپوزيت وجود دارد:

 Metal Matrix Composites-MMC كامپوزيت هاى زمينه فلزى

Ceramic Matrix Composites – CMC كامپوزيت هاى زمينه سراميكى

Polymer Matrix Composites – PMC  كامپوزيت هاى زمينه پليمرى

فلزات حاوى ذرات و الياف سراميكى نيز اهميت زيادى دارند و كامپوزيت هاى زمينه سراميكى جديدترين نوع كامپوزيتها مى باشند. در سال هاى اخير استفاده از كامپوزيت ها بخصوص كامپوزيت هاى زمينه پليمرى رشد سريعى داشته و اين روند همچنان ادامه دارد.

در مطالب بعدی این طبقه بندی کامپوزیت ها تشریح خواهند شد.

منابع:

  • مجله كامپوزيت، شماره ۳، صفحه ۱۷
  • www.itan.ir
  • www.tebyan.com
  • Wikipedia
  • www.AftaBlog.com
  • Iran Composite Network
  • www.forum.iranblog.com
  • www.Chamrannano.ir

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *