چرا کامپوزیت ها؟

در این مقاله به برخی از ویژگی های منحصر به فرد کامپوزیت ها می پردازیم تا به این سوال پاسخ دهیم چرا کامپوزیت ها؛ این مواد ویژگی ها و قابلیت های زیادی دارند که در این جا به چند نمونه آنها اشاره می شود.

این ویژگی ها عبارتند از:

– وزن سبک

این مواد در مقایسه با سایر مواد نظیر چوب ها و فلزات دارای وزن کمتری می باشد.

سبکی آنها در وسایلی مانند اتومبیل ها و هواپیماها مهم است زیرا وزن کمتر به معنی راندمان سوخت بهتر است.

یکی از دغدغه های طراحان هواپیما و شاید دغدغه بزرگ آنها در رابطه با وزن هواپیماهاست، تا جایی که کاهش وزن هواپیما باعث کاهش سوخت مورد نیاز آن و افزایش سرعت هواپیما خواهد شد.

به طور مثال در ساخت برخی از هواپیماهای مدرن مانند بویینگ ۷۸۷ از کامپوزیت بیشتری نسبت به فلز استفاده شده است.

– استحکام بالا

این مواد قابلیت طراحی به مراتب قوی تری نسبت به آلومینیوم و فولاد را دارند.

فلزات دارای مقاومت یکسان در تمام جهات هستند اما کامپوزیت ها قابلیت طراحی مقاومت بیشتر در یک جهت خاص را دارا می باشند.

– مقاومت نسبت به وزن

مقاومت نسبت به وزن عبارت است از میزان مقاومت مواد در رابطه با مقدار خاصی از وزن آن. برخی از مواد مانند فولاد بسیار قوی و سنگین هستند. مواد دیگر مانند گیاه بامبو می توانند مقاوم و سبک باشند.

مواد کامپوزیت می توانند هم زمان هم مقاوم و هم سبک باشند. این ویژگی دلیل استفاده از آنها در هواپیما می باشد که نیاز به مقاومت بالای ماده در کمترین وزن ممکن را دارا می باشد. به طور مثال کامپوزیت توانایی تحمل خمش در یک جهت خاص را دارد.

زمانی که وسایل از فلز ساخته می شوند و نیاز به مقاومت بالاتری در یک جهت خاص را دارند مواد معمولا ضخیم تر شده که این باعث افزایش وزن قطعه خواهد شد اما این مواد توانایی مقاوم تر شدن بدون افزایش وزن را دارا می باشند. این مواد دارای بالاترین مقاومت نسبت به وزن در سازه های امروزی را می باشند.

– مقاومت در برابر خوردگی

این مواد قابلیت مقاومت در برابر خوردگی های ناشی از آب و هوا و همچنین مواد شیمیایی خورنده ای که درسایر مواد خورندگی ایجاد می کنند دارد. کامپوزیت ها انتخاب مناسبی برای مکانهایی هستند که مواد شیمیایی استفاده یا نگهداری می شوند. در مکانهای بیرونی نیز در مقابل آب و هوای شدید و تغییرات گسترده ای از درجه حرارت مقاومت قابل قبولی دارند.

– قدرت تاثیر بالا

یکی از ویژگی های آن ها قابلیت ساخته شدن با جذب اثر می باشد. مانند جذب اثر نیروی ناگهانی یک گلوله یا جذب اثرات انفجار؛ و بدلیل همین ویژگی از این مواد در ساخت جلیقه ضد گلوله، سپر هواپیماها، ساختمان ها و وسایل منفجره نظامی استفاده می شود.

– انعظاف پذیری طراحی

این مواد آسانتر از سایر مواد به اشکال پیچیده تبدیل می شوند و این خاصیت به طراحان آزادی عمل می دهد تا آن را به اشکال دلخواه خود دربیاورند.

به طور مثال اکثر قایق های تفریحی از کامپوزیت های فایبرگلاس ساخته می شوند زیرا این مواد به راحتی به اشکال پیچیده در می آیند در حالی که طراحی بهتر قایق هم زمان با کاهش قیمت همراه است.

– تثبیت بخش

یک تکه ساخته شده از مواد کامپوزیت می تواند جایگزین کل مونتاژ فلز شود. کاهش تعداد اجزا در دستگاه یا سازه باعث کاهش زمان و کاهش تعمیر و نگهداری موردنیاز در مدت عمر آن ها می شود.

– ثبات ابعادی

کامپوزیت ها شکل و اندازه خود را در سرما و گرما و رطوبت و خشکی حفظ می کنند. در حالی که موادی مانند چوب ابعادشان در تغییرات رطوبت متورم می شود و کاهش پیدا می کند.

در موقعیت هایی که خواستار ابعاد محکم و فیکس هستیم به طوری که این ابعاد تغییر نکندآن ها انتخاب مناسب تری هستند. به طور مثال در بال های هواپیماها بنابراین شکل و اندازه بال در کاهش و افزایش ارتفاع هواپیما بدون تغییر می ماند.

– نارسانا

این مواد از جمله مواد نارسانا هستند به این معنی که الکتریسیته را از خود عبور نمی دهند. این ویژگی آن ها را برای اقلامی که کاربرد الکتریکی دارند و مدارها در الکترونیک قابل اطمینان کرده است. اگر رسانایی الکتریکی مورد نیاز باشد امکان تبدیل برخی از آن ها به مواد رسانا ممکن می باشد.

– غیر مغناطیس

این مواد حاوی هیچگونه فلزی نیستند بنابراین آنها جزء مواد غیر مغناطیس طبقه بندی می شوند. آن ها قابلیت استفاده در اطراف تجهیزات الکتریکی حساس را دارند.

کمبود وجود مغناطیس در آن ها اجازه استفاده مغناطیس بیشتری در تجهیزات MRI جهت کارایی بهتر این دستگاه را می دهد.

کامپوزیت ها هم در تجهیزات مسکن و هم ادارات قابل استفاده می باشند. به علاوه استفاده از کامپوزیت ها در ساخت اتاق باعث تقویت میلگرد و بتن در دیوارها و طبقات بیمارستان  می شود.

– رادارگریزی

سیگنال های رادار از این مواد عبور می کند و این ویژگی آن ها را موادی ایده آل برای مکانهایی که تجهیزات راداری استفاده شده کرده است. و نقش اساسی در هواپیماهای پنهان ایفا می کنند

– رسانای کم گرما

این مواد عایق خوبی هستند، آنها به راحتی گرم یا سرد نمی شوند. از کامپوزیت ها در ساختمان ها جهت درها و پنجره ه و هر جایی که لازم است از آب و هوای شدید محافظت شود استفاده می گردد.

– بادوام

سازه هایی که از این مواد ساخته می شوند دارای عمر طولانی هستند و نیاز به نگهداری و تعمیرات کمی دارند. ما نمی دانیم که چه مدت طول می کشد تا کامپوزیت ها عمرشان به پایان برسد زیرا هنوز به پایان عمر بسیاری ازآن ها نرسیده ایم. بسیاری از این مواد برای نیم قرن در سرویس هستند.