کامپوزیت چیست؟

کامپوزیت ها  یا همان مواد چند سازه ای یا کاهگل های عصر جدید، رده ای از مواد پیشرفته هستند که در آنها از ترکیب موادساده به منظور ایجاد موادی جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی برتر استفاده شده است. اجزای تشکیل دهنده ویژگی خود را حفظ کرده در یکدیگر حل نشده و با هم ممزوج نمی شوند.

استفاده از این مواد در طول تاریخ نیز مرسوم بوده است مانند آجرهای گلی که در ساخت آنها از تقویت کننده کاه استفاده می شده است. هنگامی که این دو باهم مخلوط شوند در نهایت آجر  پخته بدست می آید که بسیار ماندگار تر و مقاوم تر از هر دو ماده اولیه یعنی گل و کاه است.

تقسیم بندی مواد کامپوزیت

کامپوزیت های زمینه سرامیکی
کامپوزیت های زمینه فلزی
کامپوزیت های زمینه پلیمری

رایج ترین دسته کامپوزیت های زمینه پلیمری هستند که بیش از 90 درصد مصرف جهانی کامپوزیت را به خود اختصاص داده اند؛ همچنین فایبرگلاس‌ها یا الیاف شیشه متداول‌ترین الیاف مصرفی کامپوزیت‌ها در دنیا و ایران است.

انواع الیاف شیشه

انواع e ،c ،s و کوارتز. ترکیب الیاف شیشه نوع e یا الکتریکی، از جنس آلومینوبور و سیلیکات کلسیم است و دارای مقاومت ویژه الکتریکی بالایی می باشد. الیاف شیشه نوع s، تقریباْْ 40 درصد استحکام بیشتری نسبت به الیاف شیشه نوع e دارند.

الیاف شیشه نوع c یا الیاف شیشه شیمیایی، دارای ترکیب بور و سیلیکات کربنات دو سود بوده و نسبت به دو مورد قبل پایداری شیمیایی بیشتری به‌خصوص در محیط‌های اسیدی دارد. الیاف شیشه کوارتز، بیشتر در مواردی که خاصیت دی‌الکتریک پایین نیاز باشد، مانند پوشش آنتن‌ها و یا رادارهای هواپیما استفاده می‌شوند.

مزایای سازه کامپوزیت

وزن کم این مواد در عین بالا بودن نسبت مقاومت به وزن آنها (حتی تا 15 برابر برخی از فولادها)
مقاومت زیادنسبت به خوردگی
وجود روش های مختلف ساخت و امکان تولید اشکال پیچیده و متنوع

کاربرد کامپوزیت

صنعت هوا-فضا: ساخت بدنه هواپیما، ساخت پره های توربین بادی و پره های هلی کوپتر، پوشش رادار هواپیما
صنعت نفت وگاز: به منظور ترمیم و تقویت سازه های فرسوده و ترمیم لوله های فرسوده نفت و گاز، عایق توربین (کامپوزیت ها با توجه به ساختار شبکه ای و طولی که دارند گرما را فقط در جهت طولی منتقل می کنند و نه عرضی بنابراین به عنوان عایق گرما برای دیواره توربین ها مناسب هستند. "نقل قول از دکتر مظاهری رئیس گروه آیرودینامیک وپیشرانش دانشکده هوا-فضای شریف"
صنایع دریایی: ساخت بدنه کشتی و تاسیسات فرا ساحلی
صنعت ساختمان: پوشش کف، نما، سقف و برج های خنک کننده
صنعت خودرو سازی: ساخت خودره ای سبک و در نتیجه کم مصرف تر

انواع دریچه کامپوزیت: در دریچه منهول کامپوزیت، دریچه هندهول کامپوزیت نیز استفاده می شود

سایتهول کامپوزیت: در سایتهول های کامپوزیت هم استفاده می گردد.

پروژه های  کامپوزیت در حال انجام ایران

گروه كامپوزیت و چسب پژوهشگاه پلیمر وپتروشیمی ایران
ساخت هواپیمای 4 نفره تمام کامپوزیت فجر 3 در شرکت هواپیمایی فجر
مقاوم سازی پالایشگاه نفت آبادان، پل تقاطع اتوبان شهید همت و اتوبان شیخ فضل الله نوری و نیز دو پل راه آهن در استان یزد
مقاوم سازی سطح خارجی بتون با استفاده از مواد کامپوزیتی :این طرح توسط موسسه کامپوزیت ایران به عنوان اختراع به ثبت رسیده است.
به گفته دکتر مهرداد شکریه رئیس موسسه کامپوزیت ایران: در این روش لایه‌هایی از الیاف شیشه یا کربن به ضخامت 3/0 میلیمتر با استفاده از یک رزین مثل اپوکسی روی سازه بتونی کشیده می‌شود و به این ترتیب میزان مقاومت بتون 3 برابر خواهد شد.

مصرف سرانه مواد کامپوزیتی ایران

مصرف سرانه مواد کامپوزیتی در کشور یک دهم سرانه مصرف در کشورهای پیشرفته است و سالانه بیش از 6 میلیون تن مواد کامپوزیتی به ارزش 145 میلیارد دلار در صنایع مختلف جهان مصرف می‌شود. دکتر مهرداد شکریه، رئیس موسسه کامپوزیت ایران با اعلام این مطلب افزود: سرانه مصرف کامپوزیت در کشورهای پیشرفته جهان 3 کیلوگرم است در حالی که این سرانه در کشور ما تنها 3/0 کیلوگرم است.به گفته عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران ایران از نظر سرانه مصرف مواد کامپوزیتی، همرده کشورهای آسیایی قرار دارد. وی با اشاره به این که علت پایین بودن سرانه مصرف مواد کامپوزیتی در این قاره وسعت این قاره و نیز وجود کشورهای فقیر در این منطقه است، در عین حال از کشور ژاپن با سرانه 5/4 کیلوگرم در سال به عنوان نمونه‌ای از یک کشور آسیایی پیشرفته با مصرف سرانه مواد کامپوزیتی بالا نام برد.

انواع کامپوزیت

کامپوزیت های پلیمری (PMC): این دسته از متداول ترین کامپوزیت ها می باشند. مواد فوق به عنوان پلاستیک های تقویت شده با الیاف نیز شناخته شده اند. در ساخت این سازه ها از یک رزین پایه به عنوان بستر و از تقویت کننده های متنوعی همچون الیاف شیشه، الیاف کربن و الیاف آرامید استفاده می شود.

کامپوزیت ها با بستر سرامیک (CMC): این نوع کامپوزیتها در محیط های با دمای خیلی بالا استفاده می شوند. این مواد از سرامیک به عنوان بستر استفاده نموده و با الیاف کوتاه یا تار موهای خیلی کوتاه از جنسی مانند کاربید سیلیکون و یا نیترید بورون تقویت می گردند.
کامپوزیتها با بستر فلز (MMC): در صنایع خودروسازی به طور گسترده از کامپوزیت ها با بستر فلزی استفاده می شود. در فرآیند ساخت این قطعات از یک فلز نظیر آلومینیوم به عنوان بستر استفاده می شود که با الیاف سیلیکون کار باید و یا ذرات سرامیکی تقویت می گردد.