سازه هوافضایی

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

کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیت 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 کاربرد کامپوزیتها استفاده در صنایع هوافضا می باشد. کامپوزیتها در صنعت هوافضا تحولی شگرف به وجود آورده اند. مشاهده فیلم زیر می تواند برای علاقه مندان مفید باشد:

تعریف کامپوزیت

کامپوزیت درمعناى لغوى به ماده اى مرکب گفته مى شود که از چند ماده ساده تشکیل شده باشد. در علم مهندسى نیز کامپوزیتها رده اى از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب مواد ساده به منظور ایجاد موادى جدید با خواص مکانیکى و فیزیکى برتر استفاده شده است. به عبارت دیگر کامپوزیت به دسته اى از مواد اطلاق مى شود که آمیزه اى از مواد مختلف به صورت ترکیب مى باشند و اجزاء تشکیل دهنده آنها هویت خود را حفظ کرده، دریکدیگر حل نمى شوند. بنابراین کامپوزیت ترکیبى است از حداقل دو ماده مجزا با فصل مشترک مشخص بین هر جزء تشکیل دهنده. به طور کلى مواد کامپوزیتى را متشکل از دو بخش (فاز) در نظر مى گیرند. یکى فاز زمینه مى باشد که به آن ماتریس هم مى گویند و فاز دیگر موادى مى باشند به (Filler که به عنوان تقویت کننده (مواد پرکننده منظور اهداف خاص از قبیل استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکى، خواص مغناطیسى و … در درون فاز زمینه (ماتریس) توزیع مى شوند.

 تخته چندلا یکی از متداولترین کامپوزیتهاست که کاربرد زیادی دارد

به عبارت دیگر فاز زمینه قسمت عمده کامپوزیت را تشکیل مى دهد و ماده تقویت کننده را در بر مى گیرد تقویت کننده مى تواند به صورت ذره، رشته (الیاف) یا صفحه باشد. فاز تقویت کننده تحمل کننده اصلى بارها مى باشد

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

طبقه بندى کامپوزیتها

مرسوم است که کامپوزیت ها را براساس خصوصیات فاز زمینه طبقه بندى مى کنند. از این نظر با توجه به اینکه مواد مذکور به سه دسته کلى تقسیم مى شوند، سه نوع کامپوزیت وجود دارد:

 Metal Matrix Composites-MMC کامپوزیت هاى زمینه فلزى

Ceramic Matrix Composites – CMC کامپوزیت هاى زمینه سرامیکى

Polymer Matrix Composites – PMC  کامپوزیت هاى زمینه پلیمرى

فلزات حاوى ذرات و الیاف سرامیکى نیز اهمیت زیادى دارند و کامپوزیت هاى زمینه سرامیکى جدیدترین نوع کامپوزیتها مى باشند. در سال هاى اخیر استفاده از کامپوزیت ها بخصوص کامپوزیت هاى زمینه پلیمرى رشد سریعى داشته و این روند همچنان ادامه دارد.

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

منابع:

  • مجله کامپوزیت، شماره 3، صفحه 17
  • www.itan.ir
  • www.tebyan.com
  • Wikipedia
  • www.AftaBlog.com
  • Iran Composite Network
  • www.forum.iranblog.com
  • www.Chamrannano.ir

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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