Che cos'è un materiale composito?

Sommario:

Anonim

Un composito viene creato combinando diversi materiali per crearne uno nuovo. Un esempio rudimentale sarebbe mescolare fango e paglia e formarlo in una forma di mattoni per fare mattoni di adobe. Sono necessari due materiali che, di per sé, non sarebbero normalmente usati per lo stesso scopo di quando sono combinati in un materiale composito per la costruzione. Nelle costruzioni edili, il calcestruzzo sarebbe un composito leggermente più complesso di pietra mista a cemento. Se si aggiunge il re-bar (robuste barre d'acciaio), diventa un composito trifase che aggiunge forza e flessibilità. In ingegneria, un ingegnere può progettare qualcosa che è sotto certe sollecitazioni che richiedono l'uso di un materiale che è un composito (o perché il materiale convenzionale non può soddisfare le richieste di stress o potrebbe essere troppo pesante per lo scopo che è stato progettato).

I compositi sono versatili

Fare un salto di qualità dal cemento all'industria aerospaziale. Molti jet e aeroplani sono fatti di materiali compositi più resistenti e leggeri dei materiali da cui sono fatti. Il nuovo Boeing 787 Dreamliner, ad esempio, utilizzerà il 50% di materiali compositi, facendo scendere il peso complessivo del 12%. Ciò è significativo a causa della maggiore resistenza e il minor peso consente all'aereo di utilizzare meno carburante. Uno degli esempi più noti di un composito nel mondo volante è il B-2 o Stealth Bomber. Il corpo è progettato per deviare il radar dal rilevamento e il corpo e le parti delle ali sono coperti in un materiale composito che assorbe il radar, rendendolo praticamente inosservabile ai radar.

Ecologico

Molti materiali compositi sono costituiti da scarti o sottoprodotti di materiali che non avrebbero un altro o limitato uso. Rottami di legno e polvere da una segheria sono un buon esempio. I mulini vendono la segatura e gli scarti di legno alle aziende che mescolano la polvere e piccoli pezzi di legno con un agente legante per produrre legno compresso. Il legno compresso viene utilizzato principalmente in due modi. Senza impiallacciatura, viene utilizzato per costruire parti di mobili che non sono visibili nel prodotto finito. Viene solitamente utilizzato per il supporto di pezzi per aggiungere integrità strutturale. Il legno compresso con impiallacciatura può essere utilizzato su parti di mobili che sono visibili all'esterno. Il prodotto finito è meno costoso dei mobili realizzati interamente con pezzi interi di legno. Ci sono altri esempi di scarti, dalla segatura al cibo, che un tempo sarebbero stati gettati via ma hanno trovato usi come materiale composito.

I compositi possono rompere senza rottura

In altre parole, alcuni materiali compositi consistono in vari strati di materiale legati che potrebbero consentire a uno o più dei trefoli o persino gruppi di trefoli di fallire senza compromettere l'integrità strutturale complessiva del materiale. Materiali compositi avanzati come la plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) vengono applicati a molte strutture aeronautiche per migliorare le prestazioni e ridurre il peso. Il composito è composto da trefoli (corde) di fibre impacchettate e poi mescolato, riscaldato e compresso in quella che potrebbe essere un'ala su un aereo o il suo corpo o il suo naso. Se per qualsiasi motivo, ad esempio, il wind-shear, alcuni dei trefoli si staccano dallo stress, i restanti trefoli rimangono intatti. Lo stesso per interi pacchi, che sono rinforzati con altri fasci. Ci vorrebbe una forza catastrofica per far fallire tutti i fili di tutti i bundle. CFRP è progettato intenzionalmente solo per tali eventi.

Intorno alla casa

Sai che il rivestimento in alluminio che è sbiadito in un giallo pallido da quando hai comprato la tua casa nel 1963 (quando il rivestimento in alluminio è diventato popolare e in realtà era fatto solo di alluminio)? C'è ora un composito che mescola la schiuma di poliuretano con l'alluminio. Qualsiasi colore può essere aggiunto e non si sbiadirà. Offre il vantaggio di un maggiore isolamento per la casa perché il poliuretano viene miscelato con l'aria, formando sacche d'aria che aiutano a fungere da isolante.

Verde e sempre più verde

Uno degli ultimi impieghi per materiali riciclati è stato l'avvento del composito in legno-plastica riciclato per la costruzione di prodotti come decking, serramenti, recinzioni e modanature esterne. I produttori affermano che il nuovo legno-plastica è più durevole del legname trattato con conservanti e recupera la polvere di segatura e la plastica di scarto che include il polietilene ad alta densità (PVC).