5396518275

206 M. Rajczyk, B. Stachecki

Głównym powodem stosowania włókien jest ich duża sztywność i wytrzymałość wielokrotnie większa od wartości odpowiednich charakterystyk dla materiału włókna, ale wyznaczonych na podstawie badań materiału w postaci masowej. Dla przykładu - wytrzymałość na rozciąganie stali konstrukcyjnych jest rzędu 0,2+ +0,7 GPa, tymczasem wytrzymałość cienkich włókien stalowych wynosi ok. 4 GPa. Wyraźna różnica na korzyść włókien wynika stąd, że struktura krystaliczna włókna jest znacznie doskonalsza (kryształy żelaza są ułożone wzdłuż osi włókna), ponadto statystyczna ilość defektów sieci krystalicznej w włóknie o znikomo małej objętości jest znacznie mniejsza niż w dużej objętości tego samego materiału [1].

Kompozyty strukturalne to złożone materiały o strukturze materiałowo jednorodnej lub mieszanej, których unowocześnienie i powszechne wykorzystanie w przemyśle spowodował rozwój najnowszych technologii. Do grupy tej zaliczyć należy laminaty, czyli połączone ze sobą warstwy dwuwymiarowych kompozytów (tzw. lamin), oraz kompozyty warstwowe (przekładkowe, kanapkowe (ang. san-dwicłi), czyli układy z wyraźnym rozdziałem funkcji na osłono wo-wytrzy-małościową spełnianą przez okładziny zewnętrzne i fizykalną (głównie termiczną i akustyczną), realizowaną poprzez wewnętrzny rdzeń (rys. 4).

Podstawowa warstwa laminatu (lamina) tworzy włókno połączone żywicą (a więc pojedynczy kompozyt). Sam laminat to układ połączonych ze sobą warstw kompozytowych (najczęściej o różnych parametrach) odpowiednio zorientowanych względem kierunku głównego obciążenia tak, aby wykorzystać jak najlepsze ułożenia pojedynczych warstw.

Rys. 4. Budowa laminatu (po lewej) i kompozytu warstwowego (po prawej) [2]

Laminaty z żywic znajdują doskonałe zastosowanie do produkcji osłon, wiat, pokryć i świetlików. Bezbarwne żywice w połączeniu ze zbrojeniem z cienkich tkanin i mat pozwalają na otrzymanie przezroczystych lub częściowo przezroczystych elementów odpornych na uderzenia i rozbicia, nierozpryskujących się przy pękaniu. Odpowiednie ich uformowanie umożliwia także kształtowanie większych rozpiętości przegród strukturalnych.

Konstrukcje warstwowe są zbudowane z co najmniej dwóch różnych składników połączonych na poziomie makroskopowym. Wzorem dla wielowarstwowych materiałów kompozytowych przedstawionych schematycznie na rysunku 5 są konstrukcje spotykane w naturze (pnie drzew, plaster miodu, łodygi zbóż itp.).