Coraz więcej mówi się o materiałach kompozytowych. Rośnie powszechność używania ich w budownictwie, przy różnych skomplikowanych konstrukcjach, jak i przy prostych przedmiotach codziennego użytku. Czym w zasadzie jest materiał kompozytowy? Jakie ma zalety i czemu stosuje się go coraz częściej?
Kompozyt to innymi słowy materiał, który zbudowany jest z przynajmniej dwóch komponentów, gdzie składniki ani nie rozpuszczają się w sobie, ani łączą w inne, nowe elementy, ale oddziałują wspólnie na różne sposoby. Poszczególne komponenty różnią się między sobą właściwościami. Zazwyczaj jeden z nich jest tak zwaną osnową, zapewniającym stabilność i twardość całego materiału kompozytowego, natomiast drugi, zwany zbrojeniem, pełni funkcję konstrukcyjną i odpowiada za odporność na ewentualne mechaniczne uszkodzenia, takie jak ściskanie. Materiały kompozytowe są jednorodne, ale można rozróżnić bez większych problemów ich części składowe.
Jak produkowane są materiały kompozytowe?
Zbrojenie nadaje materiałowi kompozytowemu pożądanych właściwości. Mogą to być zarówno pojedyncze włókna, jak i cząstki. Dobór rodzaju zbrojenia zależy od tego, jakich właściwości będziemy od danego kompozytu wymagać. Gdy będzie nam zależało na bardzo dobrych parametrach wytrzymałościowych naszego materiału kompozytowego, powinniśmy skupić się na zbudowaniu zbrojenia z włókien, na przykład węglowych tudzież szklanych. Właściwości kompozytu, w tym te wytrzymałościowe, można udoskonalać poprzez np. używanie cząstek metali albo ceramiki. Z kolei jeżeli zależy nam na jak najniższych kosztach wytworzenia materiału kompozytowego, wtedy można użyć chociażby surowców pochodzenia naturalnego, które są tańsze od tych wytwarzanych sztucznie.
Druga część materiału kompozytowego, tak zwana osnowa kompozytowa, zapewnia stabilność i twardość materiału poprzez spajanie zbrojenia, dodatkowo nadaje elementowi wykonanemu z danego materiału kompozytowego pożądany kształt. Musi dokładnie wypełniać formę, zbudowaną przez zbrojenie. Wykorzystuje się do tego między innymi żywice oraz polimery – są to najpopularniejsze osnowy materiałów kompozytowych, ale nie jedyne. Wykorzystuje się także osnowy z materiałów ceramicznych lub metalicznych. Osnowa, będąca swego rodzaju matrycą nie ma funkcji przenoszenia obciążeń, a tylko przekazuje je na szkielet całego materiału, czyli zbrojenie kompozytu.
Zalety produktów kompozytowych
Do niekwestionowanych zalet kompozytów należy ich właściwość zmniejszania masy produktu, gdyż przedmioty wykonane z materiałów kompozytowych są zazwyczaj lżejsze niż ich odpowiedniki wykonane z innych rodzajów materiałów. Ponadto zwiększa się sztywność takiego przedmiotu oraz jego poprawia się jego odporność na pękanie. Wykorzystywanie nowoczesnych materiałów kompozytowych pozwala na poczucie swobody w projektowaniu, ponieważ można dopasować materiał do projektu, a nie projekt do materiału.
Materiały kompozytowe dzięki wszystkim powyższym właściwościom są coraz powszechniej stosowane między innymi w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym a także budowlanym – na przykład zbrojenie budynków prętami wykonanymi z materiałów kompozytowych. Produkty wykonane z materiałów kompozytowych możemy znaleźć nawet na placu zabaw – wiele długich zjeżdżalni dla dzieci wykonanych jest właśnie z kompozytu w postaci włókna szklanego.
