Історія пластичних композиційних матеріалів
Коли два або більше різних матеріалів поєднуються, результатом є композиційний матеріал.Перше використання композитних матеріалів датується 1500 роком до нашої ери, коли ранні єгиптяни та месопотамські поселенці змішували грязь і солому для створення міцних і довговічних будівель.Солома продовжує служити зміцненням для стародавніх композитних виробів, включаючи кераміку та кораблі.
Пізніше, у 1200 році нашої ери, монголи винайшли перший складний лук.
За допомогою поєднання дерева, кістки та «тваринного клею» лук обмотаний берестою.Ці луки потужні і точні.Складний монгольський лук допоміг забезпечити військове панування Чингісхана.
Народження «пластикової ери»
Коли вчені розробили пластик, почалася сучасна ера композитних матеріалів.До цього природні смоли, отримані з рослин і тварин, були єдиним джерелом клеїв і адгезивів.На початку 20-го століття були розроблені такі пластики, як вініл, полістирол, фенол і поліестер.Ці нові синтетичні матеріали перевершують окремі смоли, отримані з природи.
Однак сам по собі пластик не може забезпечити достатню міцність для деяких конструкцій.Для додання додаткової міцності і жорсткості потрібно армування.
У 1935 році Оуенс Корнінг (Owens Corning) представив перше скловолокно, скловолокно.Поєднання скловолокна та пластикового полімеру створює дуже міцну структуру, яка також є легкою.
Це початок індустрії армованих волокном полімерів (FRP).
Друга світова війна - сприяння інноваціям у композитних матеріалах
Багато з найбільших досягнень у композитних матеріалах є результатом вимог воєнного часу.Так само, як монголи розробили складні луки, Друга світова війна перевела галузь FRP від лабораторії до реального виробництва.
Для легких застосувань військових літаків потрібні альтернативні матеріали.Інженери швидко зрозуміли інші переваги композитних матеріалів, окрім легкості та міцності.Наприклад, було виявлено, що композитний матеріал зі скловолокна був прозорим для радіочастот, і незабаром цей матеріал став придатним для захисту електронного радарного обладнання (Radomes).
Адаптація до композитних матеріалів: «космічна ера» до «повсякденності»
Наприкінці Другої світової війни невелика нішева промисловість композитів була в розпалі.Зі зниженням попиту на продукцію військового призначення невелика кількість новаторів композитних матеріалів зараз працює над впровадженням композитних матеріалів на інші ринки.Корабель - це очевидний продукт, який приносить користь.Перший композитний комерційний корпус був спущений на воду в 1946 році.
У цей час Брандта Голдсуорсі часто називають «дідусем композитів», він розробив багато нових виробничих процесів і продуктів, у тому числі першу дошку для серфінгу зі скловолокна, яка зробила революцію у спорті.
Голдсуорті також винайшов виробничий процес під назвою пултрузія, який дозволяє створювати надійні та міцні вироби, армовані скловолокном.Сьогодні продукти, виготовлені за допомогою цього процесу, включають доріжки для сходів, рукоятки інструментів, труби, древка стріл, броню, підлогу поїзда та медичне обладнання.
Постійний прогрес у композиційних матеріалах
Промисловість композитних матеріалів почала розвиватися в 1970-х роках.Розробити кращі пластичні смоли та покращені армуючі волокна.Розроблено своєрідне арамідне волокно під назвою кевлар, яке стало першим вибором для бронежилетів завдяки високій міцності на розрив, високій щільності та легкій вазі.У цей час також було розроблено вуглецеве волокно;він все частіше замінює деталі, раніше виготовлені зі сталі.
Індустрія композитів все ще розвивається, і здебільшого зростання відбувається за рахунок відновлюваної енергії.Лопаті вітрових турбін, зокрема, продовжують накладати обмеження на розмір і вимагають сучасних композитних матеріалів.
Час публікації: 21 квітня 2021 р