Materiał kompozytowy
- Jest kombinacją dwóch lub więcej materiałów (elementy wzmacniające, wypełniacze i lepiszcze stanowiące osnowę kompozytu) różniących się rodzajem lub składem chemicznym w skali makroskopowej
- Składniki MK zachowują swoją tożsamość, ponieważ całkowicie nie rozpuszczają się w sobie, jak również nie łączą się w inne elementy, natomiast oddziaływają wspólnie
Cel wytwarzania materiałów kompozytowych:
- MK są zwykle sztucznie wytwarzane dla uzyskania własności, które nie mogą być uzyskane oddzielnie przez żaden z występujących składników
- MK stosowane są w celu zapewnienia odpowiednich własności mechanicznych, elektrycznych, cieplnych, trybologicznych, związanych z pracą w różnych środowiskach i innych
- MK zawierają włókna lub cząsteczki faz i są sztywniejsze i bardziej wytrzymałe niż ciągła faza osnowy
Poziomy klasyfikacji MK:
- 1: materiał osnowy
- 2: uwzględnia cechy geometryczne elementów wzmacniających, które mogą być wytwarzane z różnych materiałów
1 poziom klasyfikacji ze względu na materiał osnowy:
kompozyty o osnowie organicznej:
- kompozyty o osnowie węglowej często nazywane kompozytami węglowo-węglowymi
- kompozyty o osnowie polimerowej
kompozyty o osnowie metalowej
kompozyty o osnowie międzymetalicznej
kompozyty o osnowie ceramicznej
kompozyty wzmacniane cząsteczkami:
- duże cząstki
- utwardzane dyspersyjnie
kompozyty wzmacniane włóknami:
- włókna ciągłe
- tkaniny
- włókna nieciągłe: zorientowane; rozmieszczone przypadkowo
kompozyty strukturalne:
- warstwowe
- z rdzeniem z materiałów lekkich
Typy i charakterystyka materiałów osnowy (ogólny podział; rodzaje materiałów):
- polimery utwardzalne: epoksydy, poliestry, fenoplasty, flurowęglany, poliestrosulfony, poliamidy
- polimery termoplastyczne: polieteroketon
- ceramika: węglik krzemu, azotek krzemu, tlenek aluminium, mullit
Typy i charakterystyka materiałów elementów wzmacniających:
- szkło: wysoka wytrzymałość, mała sztywność, duża gęstość, niskie koszty
- węgiel: dostępny, wysoki moduł sprężystości, wysoka wytrzymałość, niski koszt, mniejsza gęstość
- bor: wysoka wytrzymałość, sztywność i koszt, najwyższa gęstość
- aramidy: największy stosunek wytrzymałości do masy ze wszystkich włókien, wysoki koszt
- inne włókna: poliamid, węglik krzemu, azotek krzemu, tlenek aluminium, węglik boru, azotek boru, węglik tantalu, stal, wolfram, molibden
Beton i asfalt jako materiały kompozytowe:
- beton i asfalt są zaliczane do najpowszechniej stosowanych MK
- w betonie piasek i inne kruszywa (żwir) są rozmieszczone w osnowie cementu (portlandzkiego, hutniczego, magnezjowego), twardniejącego w reakcjach składników z wodą
- w wyniku cząstki kruszywa są utrzymywane w ustalonych miejscach, a beton uzyskuje dużą wytrzymałość na ściskanie
Asfalt – ogólna charakterystyka
- asfalt jest materiałem kompozytowym złożonym z kruszywa, którym jest piasek i drobny żwir oraz osnowy, którą jest bitum, czyli polimer termoplastyczny uzyskiwany z ropy naftowej
- w typowym asfalcie występuje 5-10 % bitumu, a ok. 2-5% porów
- asfalt sztuczny, produkt otrzymywany z ropy naftowej bezparafinowej (asfaltowej) lub mieszanej, jako pozostałość podestylacyjna jako produkt uboczny rafinacji (odasfaltowania) olejów ciężkich. Asfalt jest używany do budowy nawierzchni drogowych, do wyrobu papy, lakierów (bitumicznych), jako materiał izolacyjny itp.
- asfalt naturalny, osadowa skała pochodzenia organicznego, składająca się głównie z mieszaniny wielkocząsteczkowych węglowodorów; czarna lub brunatna, zestalona, szklista masa; kruchy; mięknie w temp. 20-50°C, temp. Topnienia 50-60°C; powstaje wskutek przeobrażenia ropy naftowej (bezparafinowej) w wyniku utraty przez nią składników lotnych oraz częściowego utleniania składników pozostałych;