Τύποι σύνθετων υλικών

Ένα σύνθετο υλικό αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά που συνδυάζονται με τρόπο που επιτρέπει στα υλικά να παραμένουν διακριτά και αναγνωρίσιμα. Και τα δύο συστατικά προσθέτουν δύναμη σε ένα σύνθετο και ο συνδυασμός συχνά αντισταθμίζει τις αδυναμίες στα επιμέρους συστατικά. Τα σύνθετα υλικά δεν είναι ίδια με τα κράματα, όπως ορείχαλκος ή ορείχαλκος. Τα κράματα σχηματίζονται με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι αδύνατο να πούμε το ένα συστατικό από το άλλο. Μερικά κοινά σύνθετα υλικά περιλαμβάνουν σκυρόδεμα, υαλοβάμβακα, τούβλα από λάσπη και φυσικά σύνθετα υλικά όπως πέτρα και ξύλο.

Τα σύνθετα υλικά ταξινομούνται συνήθως ανά τύπο ενίσχυσης που χρησιμοποιούν. Αυτή η ενίσχυση είναι ενσωματωμένη σε μια μήτρα που τη συγκρατεί. Η ενίσχυση χρησιμοποιείται για την ενίσχυση του σύνθετου υλικού. Για παράδειγμα, σε ένα τούβλο λάσπης, η μήτρα είναι η λάσπη και η ενίσχυση είναι το άχυρο. Οι συνηθισμένοι σύνθετοι τύποι περιλαμβάνουν ενίσχυση τυχαίας ίνας ή κοντών ινών, ενίσχυση συνεχούς ίνας ή μακράς ίνας, ενίσχυση σωματιδίων, ενίσχυση νιφάδων και ενίσχυση πλήρωσης.

Τα τούβλα οικοδόμησης λάσπης είναι παραδείγματα σύνθετου υλικού που εφευρέθηκαν από αρχαίους ανθρώπους. Ένα τούβλο που σχηματίζεται μόνο με λάσπη είναι ανθεκτικό και ανθεκτικό στη συμπίεση, αλλά έχει μικρή ευελιξία και μπορεί να σπάσει εάν λυγίσει. Το άχυρο έχει εξαιρετική αντοχή εφελκυσμού, που σημαίνει ότι αντιστέκεται στο τέντωμα. Συνδυάζοντας και τα δύο άχυρα με λάσπη, οι αρχαίοι άνθρωποι κατάφεραν να δημιουργήσουν σύνθετα τούβλα που θα μπορούσαν να παραμείνουν εύκαμπτα ενώ υποστηρίζουν το βάρος και αντέχουν στη συμπίεση.

Το σκυρόδεμα είναι ένα σύνθετο υλικό από τσιμέντο, άμμο, πέτρες και νερό. Μια χημική αντίδραση που εμφανίζεται όταν συνδυάζετε αυτά τα υλικά καθιστά το σκυρόδεμα ισχυρότερο από οποιοδήποτε από τα συστατικά του. Το σκυρόδεμα χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή κτιρίων και δρόμων. Όταν προσθέτετε ράβδους οπλισμένου χάλυβα στο σκυρόδεμα, δημιουργείτε ένα άλλο σύνθετο με μεγαλύτερη αντοχή και ευελιξία που ονομάζεται οπλισμένο σκυρόδεμα.

Το fiberglass είναι κατασκευασμένο από μικροσκοπικά γυάλινα θραύσματα που συγκρατούνται από ρητίνη και άλλα συστατικά. Στην αυτοκινητοβιομηχανία, το fiberglass είναι σημαντικό για την κατασκευή κιτ αμαξώματος. Το κέλυφος του αμαξώματος για ένα αυτοκίνητο αποτελείται από διαφορετικά στρώματα υαλοβάμβακα, όπως ένα στρώμα τζελ, στρώμα ιστού, στρώμα και ύφασμα. Το τελικό προϊόν είναι ένα πλήρες, αδιάβροχο, ελαφρύ και δυνατό κιτ αμαξώματος. Το φίμπεργκλας μπορεί επίσης να είναι μια λιγότερο δαπανηρή εναλλακτική λύση από άλλα υλικά.

Τα σύνθετα υλικά μπορούν να βρεθούν εύκολα στη φύση. Το ξύλο είναι ένα παράδειγμα σύνθετου υλικού επειδή οι ίνες κυτταρίνης συγκρατούνται μαζί από μια ουσία που ονομάζεται λιγνίνη. Αυτές οι ίνες μπορούν να βρεθούν σε βαμβάκι και νήμα, αλλά είναι η δύναμη συγκόλλησης της λιγνίνης στο ξύλο που την καθιστά πολύ πιο σκληρή. Ορισμένοι τύποι μεγάλων πετρωμάτων μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως φυσικά σύνθετα όταν αποτελούνται από μια ποικιλία μικρότερων πετρωμάτων και ορυκτών.