Historia tworzyw sztucznych materiałów kompozytowych
Kiedy łączy się dwa lub więcej różnych materiałów, powstaje materiał kompozytowy.Pierwsze użycie materiałów kompozytowych datuje się na rok 1500 p.n.e., kiedy pierwsi osadnicy Egipcjan i Mezopotamii mieszali błoto i słomę, tworząc mocne i trwałe budynki.Słoma w dalszym ciągu stanowi wzmocnienie starożytnych produktów kompozytowych, w tym ceramiki i statków.
Później, w roku 1200, Mongołowie wynaleźli pierwszy łuk bloczkowy.
Dzięki połączeniu drewna, kości i „kleju zwierzęcego” łuk jest owinięty korą brzozy.Łuki te są mocne i celne.Złożony łuk mongolski pomógł zapewnić dominację militarną Czyngis-chana.
Narodziny „ery plastiku”
Kiedy naukowcy opracowali tworzywa sztuczne, rozpoczęła się nowoczesna era materiałów kompozytowych.Wcześniej jedynym źródłem klejów i spoiw były żywice naturalne pochodzące z roślin i zwierząt.Na początku XX wieku opracowano tworzywa sztuczne, takie jak winyl, polistyren, fenol i poliester.Te nowe materiały syntetyczne są lepsze od pojedynczych żywic pochodzących z natury.
Jednak samo tworzywo sztuczne nie jest w stanie zapewnić wystarczającej wytrzymałości w przypadku niektórych zastosowań konstrukcyjnych.Aby zapewnić dodatkową wytrzymałość i sztywność, wymagane jest wzmocnienie.
W 1935 roku Owens Corning (Owens Corning) wprowadził pierwsze włókno szklane, włókno szklane.Połączenie włókna szklanego i polimeru z tworzywa sztucznego tworzy bardzo mocną konstrukcję, która jest jednocześnie lekka.
To początek przemysłu polimerów wzmocnionych włóknami (FRP).
II wojna światowa - Promowanie innowacji w materiałach kompozytowych
Wiele z największych osiągnięć w dziedzinie materiałów kompozytowych jest wynikiem wymagań wojennych.Podobnie jak Mongołowie opracowali łuki bloczkowe, II wojna światowa przeniosła przemysł FRP z laboratorium do faktycznej produkcji.
Lekkie zastosowania samolotów wojskowych wymagają alternatywnych materiałów.Inżynierowie szybko zdali sobie sprawę z innych zalet materiałów kompozytowych, oprócz lekkości i wytrzymałości.Na przykład odkryto, że materiał kompozytowy z włókna szklanego jest przezroczysty dla częstotliwości radiowych i wkrótce materiał ten nadawał się do osłony elektronicznego sprzętu radarowego (radomów).
Przystosowanie do materiałów kompozytowych: od „ery kosmicznej” do „codziennej”
Pod koniec drugiej wojny światowej mały, niszowy przemysł kompozytów kwitł pełną parą.Wraz ze spadkiem popytu na produkty wojskowe niewielka liczba innowatorów w zakresie materiałów kompozytowych pracuje obecnie nad wprowadzeniem materiałów kompozytowych na inne rynki.Statek jest oczywistym produktem, który przynosi korzyści.Pierwszy komercyjny kadłub kompozytowy zwodowano w 1946 roku.
W tym czasie Brandt Goldsworthy jest często nazywany „dziadkiem kompozytów”, który opracował wiele nowych procesów produkcyjnych i produktów, w tym pierwszą deskę surfingową z włókna szklanego, która zrewolucjonizowała ten sport.
Goldsworthy wynalazł także proces produkcyjny zwany pultruzją, który pozwala uzyskać niezawodne i mocne produkty wzmocnione włóknem szklanym.Obecnie produkty wytwarzane w tym procesie obejmują tory drabinowe, uchwyty narzędzi, rury, strzały, zbroje, podłogi pociągów i sprzęt medyczny.
Ciągły postęp w materiałach kompozytowych
Przemysł materiałów kompozytowych zaczął dojrzewać w latach 70. XX wieku.Opracuj lepsze żywice plastikowe i ulepszone włókna wzmacniające.Opracowano rodzaj włókna aramidowego zwanego Kevlarem, które stało się pierwszym wyborem w przypadku kamizelek kuloodpornych ze względu na jego wysoką wytrzymałość na rozciąganie, dużą gęstość i lekkość.W tym czasie opracowano również włókno węglowe;coraz częściej zastępuje części wykonane wcześniej ze stali.
Przemysł kompozytów wciąż się rozwija, a większość wzrostu opiera się głównie na energii odnawialnej.W szczególności łopaty turbin wiatrowych w dalszym ciągu stwarzają nowe ograniczenia dotyczące rozmiarów i wymagają zaawansowanych materiałów kompozytowych.
Czas publikacji: 21 kwietnia 2021 r