مقالات کامپوزیت
امتیازات کامپوزیت ها
سبک وزن بودن:
کامپوزیت ها از بیشتر چوب ها و فلزات سبک تر هستند. سبک بودن آنها در صنعت اتومبیل و هواپیما مهم میباشند، که وزن کمتر به معنای سوخت کمتر و سوخت بهینه میباشد. طراحان هواپیماها معمولا نگران وزن هستند، از آنجا که کاهش وزن یک هواپیما سوخت لازم برای آن را کاهش می دهد و باعث افزایش سرعت تا حد توان آن میشود، در ساخت برخی از هواپیماهای امروزی مانند بویینگ 787 وDreamliner از کامپوزیتها بیشتر از فلزات استفاده شده است.
استحکام زیاد:
کامپوزیت های پایه پلیمری می توانند مستحکم تر از آلومینیوم و استیل طراحی شوند. برخلاف فلزات که از خود در تمام جهات استحکام یکسان نشان میدهند، کامپوزیت ها را میتوان طوری طراحی و مهندسی کرد که در جهت خاص و مورد نظر از خود استحکام بیشتری نشان دهد.
نسبت استحکام به وزن:
نسبت استحکام به وزن همان استحکام مواد میباشد به نسبت وزنی که آن قطعه دارد. برخی مواد مثل استیل بسیار سنگین و مستحکم هستند، بعضی مواد مثل ستون های بامبو میتوانند قوی و سبک باشند. کامپوزیت ها میتوانند طوری طراحی شوند که هم سبک و هم مستحکم باشند. به همین دلیل هست که کامپوزیت ها در صنعت هواپیما سازی بسیار پر کاربرد هستند(برای اینکه این صنعت به موادی با استحکام بالا و وزن سبک نیازمند است).
یک قطعه کامپوزیتی می تواند به گونه ای طراحی شود که در مقابل نیروی خمشی وارد شده از یک جهت تحمل بسیار بالایی داشته باشد، در صورتیکه اگر همان قطعه قرار باشد در مقابل همان نیروی ثابت تحمل نشان دهد باید ضخیم تر ساخته شود و در نتیجه وزن بیشتری خواهد داشت. کامپوزیتها میتوانند مستحکم و قوی باشند بدون اینکه نیاز باشد سنگین وزن ساخته شوند. امروزه سازه های کامپوزیتی دارای بالاترین نسبت استحکام به وزن می باشند.
مقاوم در مقابل خوردگی:
کامپوزیت ها می توانند در مقابل آسیب ناشی از شرایط جوی و مواد شیمیایی بسیار خورنده مقاومت کنند. کامپوزیت ها برای مکان هایی که مواد شیمیایی استفاده و یا ذخیره می شوند، انتخاب خوبی هستند. این قطعات در هوای آزاد در مقابل شرایط سخت آب و هوایی و تغییر دمای شدید، مقاوم هستند.
استحکام بالا در برابر ضربه:
کامپوزیت های پایه پلیمری می توانند ضربه را جذب کنند به عنوان مثال نیروی ناگهانی ناشی از برخورد گلوله یا یک انفجار. به خاطر این خصوصیت ازکامپوزیت ها در ساخت جلیقه و پنل های ضد گلوله و همچنین دیواره های حفاظتی در مقابل انفجار جهت محافظت هواپیما و ساختمانها و خودروهای نظامی از انفجار استفاده می کنند.
تنوع بالا در طراحی:
استفاده از کامپوزیت های پلیمری در ساخت و قالبگیری قطعات پیچیده، در مقایسه با سایر مواد بسیار آسان میباشد، به همین دلیل به طراحان آزادی عمل بیشتری برای طراحی و ساخت تقریبا هر نوع شکل و طرحی را میدهند.
به عنوان مثال بیشتر قایق های تفریحی از الیاف شیشه و کامپوزیت ها ساخته می شوند، زیرا این مواد می توانند به سادگی در ساختن ساختارهای پیچیده استفاده شوند که باعث بهبود طراحی میشود و در عین حال قیمت محصول کاهش می یابد. سطح کامپوزیت ها همچنین می توانند شبیه به هر سطح و یا بافتی از صیقلی گرفته تا زبر و خشن ساخته شوند.
یکپارچگی قطعات ماشین:
یک قطعه ساخته شده از مواد کامپوزیت می‌تواند جایگزین چند قطعه سر هم شده از قطعات فلزی گردد. کم کردن قطعات در یک ماشین و یا یک سازه باعث صرفه جویی در زمان و کاهش تعداد دفعات تعمیر و نگهداری در طول دوره حیات آن ماشین یا آن سازه می شود.
پایداری ابعادی:
قطعات ساخته شده از کامپوزیت های پلیمری، شکل و اندازه خود را زمانی که آنها را گرم یا سرد، تر یا خشک میکنیم حفظ کرده و ثابت نگه میدارند. در صورتی که چوب ها در تماس با آب، یا تغییر رطوبت، متورم شده و یا تغییر حجم میدهند. کامپوزیت ها انتخاب بهتری میباشند برای شرایطی که در آن نیاز هست قطعه کاملا در جای خود ثابت مانده و تغییرات ابعادی در آن رخ ندهد. برای مثال آنها در ساخت بال بعضی هواپیما ها استفاده می شوند که لازم است شکل و اندازه بال ها در زمان تغییر ارتفاع هواپیما تغییر نکنند.
نارسانایی الکتریکی:
کامپوزیت های پایه پلیمری نارسانا هستند و الکتریسیته را از خود عبور نمیدهند. این خاصیت، آنها را برای استفاده در تیرهای نیروی انتقال برق و برد مدار های الکترونیکی مناسب میسازد. اگر رسانایی الکتریکی نیاز باشد نیز، امکان ساخت برخی از کامپوزیت های رسانا وجود دارد.
غیر مغناطیسی:
کامپوزیت ها فاقد هرگونه فلزی هستند بنابراین آنها خاصیت مغناطیسی ندارند و می توانند در اطراف تجهیزات حساس الکترونیکی استفاده شوند. کامپوزیت ها به دلیل نبود تداخل مغناطیسی اجازه استفاده آهنرباهای بزرگ در تجهیزات MRI (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی) را به منظور اجرای بهتر میدهد. کامپوزیت ها در هر دو بخش مسکن و لوازم خانگی استفاده میشوند. و همچنین در ساختمان سازی از میلگردهای کامپوزیتی جهت تقویت بتون برای ساخت دیواره ها و کف بیمارستان ها استفاده میشود.
هدایت حرارتی کم:
کامپوزیت ها عایق حرارتی خوبی هستند و به راحتی گرما و سرما را انتقال نمیدهند. از آنها در ساختمان ها برای ساختن در وپنجره و پنل درجایی که حفاظت اضافی برای شرایط آب و هوایی سخت نیاز است، استفاده می شود.
بادوام بودن:
سازه هایی که از کامپوزیت ساخته شده‌اند عمر طولانی تری داشته و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند. ما نمی‌دانیم عمر دقیق کامپوزیت ها چه میزان است چرا که ما هنوز به انتهای عمر خیلی از آنها نرسیده ایم خیلی از قطعات کامپوزیتی برای قریب به نیم قرن است که در شرایط خدمت رسانی هستند.
مرجع:
compositesuniversal.com/benefits.of.composites.html