Композитные материалы: история, состав, применение

По материалам Wikipedia 

История

Композитный материал, также называемый композиционный материал или композит - это искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов, различных по физическим и химическим свойствам, которые остаются раздельными на макроскопическом уровне в финишной структуре. 

Механическое поведение композита определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. 

Самый примитивный композитный материал – это кирпичи из глины и соломы, которые применялись в строительстве еще в древнем Египте. Космические корабли служат примерами самых продвинутых композитов, выдерживающих работу в экстремальных средах. Самый распространенный композит это асфальтобетон или цемент со стальной арматурой. Также мы можем встретить его и на кухне, где из композитного материала делают столешницы, с гранитной или мраморной крошкой. 

Что такое композитный материал

В состав композитного материала входит две категории элементов: матрица и армирующее вещество.Здесь надо отметить, что слово «матрица» приобрело несколько искаженное значение. Им часто называют оснастку или форму, по которой создается изделие. Далее слово «матрица» употребляется только в значении связующего вещества в композитном материале.

Материал матрицы окружает и фиксирует армирующий материал, придает изделию форму. Армирующее вещество передает изделию свои механические и физические свойства, и, таким образом, усиливает свойства матрицы. Такая взаимосвязь позволяет создать более совершенный материал с набором свойств, недоступным каждому из входящих в его состав материалов в отдельности. Широкая гамма армирующих и матричных материалов дает возможность создавать материал с теми свойствами, которые соответствуют назначению изделия. 

Для того, чтобы придать форму композитному материалу используется оснастка. Матричный материал укладывается в оснастку вместе с армирующим материалом. Затем матрица застывает, тем самым создавая форму изделия. В зависимости от того, что за материал используется в качестве матрицы, этот процесс называют химической полимеризацией или схватыванием. 

Термин «композитный материал» наиболее часто применяется в отношении композитов на основе полимерных матриц или смолы. Полимеры очень разнообразны, нам интересно несколько видов (называемых по названию основных веществ в их составе) – эпоксидные, полиэфирные, винилэфирные, фенольные, полипропиленовые и пр. В качестве армирующих веществ наиболее распространены волокна и сыпучие вещества. Большое влияние на свойства композитного материала оказывает итоговое соотношение матрицы и армирующих волокон. Чем меньше в изделии смолы, тем прочнее изделие. Совершенствование технологии в области формование направлено на достижение идеальных пропорций компонентов в материале.