Volně definovaný kompozit je kombinací dvou nebo více různých materiálů, jejichž výsledkem je vynikající (často silnější) produkt. Lidé vytvářeli kompozity po tisíce let, aby vytvořili vše od jednoduchých úkrytů až po zpracování elektronických zařízení. Zatímco první kompozity byly vyrobeny z přírodních materiálů jako bláto a sláma, dnešní kompozity jsou vytvářeny v laboratoři ze syntetických látek. Bez ohledu na jejich původ jsou kompozity tím, co život vytvořilo, jak víme.
Stručná historie
Archeologové tvrdí, že lidé používají kompozity po dobu nejméně 5 000 až 6 000 let. Ve starém Egyptě cihly vyrobené z bláta a slámy obklopují a posilují dřevěné konstrukce, jako jsou pevnosti a památky. V některých částech Asie, Evropy, Afriky a Ameriky si domorodé kultury vytvářejí struktury z proutí (prkna nebo proužky ze dřeva) a mazanice (složené z bahna nebo hlíny, slámy, štěrku, vápna, sena a dalších látky).
Další vyspělou civilizací, Mongolové, byli také průkopníci v používání kompozitů. Začali kolem roku 1200 nl a začali stavět vyztužené luky ze dřeva, kostí a přírodního lepidla, obalené březovou kůrou. Byly mnohem silnější a přesnější než jednoduché dřevěné luky a pomáhaly mongolské říši Džingischána šířit po Asii.
Moderní doba kompozitů začala ve 20. století vynálezem raných plastů, jako je bakelit a vinyl, jakož i dřevařských výrobků, jako je překližka. Další klíčový kompozit, Fiberglas, byl vynalezen v roce 1935. Byl mnohem silnější než dřívější kompozity, mohl být formován a tvarován a byl extrémně lehký a odolný.
Druhá světová válka urychlila vynález ještě více kompozitních materiálů získaných z ropy, z nichž mnohé se dodnes používají, včetně polyesteru. Šedesátá léta byla představena ještě sofistikovanějšími kompozity, jako jsou Kevlar a uhlíková vlákna.
Moderní kompozitní materiály
Dnes, použití kompozity se vyvinula tak, že běžně začleňuje strukturální vlákno a plast, což je zkráceně známé jako Fiber Reinforced Plastics nebo FRP. Stejně jako sláma, vlákno poskytuje strukturu a pevnost kompozitu, zatímco plastový polymer drží vlákno pohromadě. Mezi běžné typy vláken používaných v kompozitech FRP patří:
- Laminát
- Uhlíkové vlákno
- Aramidové vlákno
- Bórové vlákno
- Čedičové vlákno
- Přírodní vlákno (dřevo, len, konopí atd.)
V případě laminátjsou stovky tisíc drobných skleněných vláken spojeny dohromady a pevně drženy plastovou polymerní pryskyřicí. Běžné plastové pryskyřice používané v kompozitech zahrnují:
- Epoxy
- Vinyl Ester
- Polyester
- Polyurethan
- Polypropylen
Běžné použití a výhody
Nejběžnějším příkladem kompozitu je beton. Při tomto použití poskytuje konstrukční ocelová výztuž betonu pevnost a tuhost, zatímco vytvrzený cement drží výztuž v klidu. Samotný Rebar by se příliš ohnul a samotný cement by snadno praskl. Když se však spojí do podoby kompozitu, vytvoří se extrémně tuhý materiál.
Složeným materiálem, který je nejčastěji spojován s termínem „kompozit“, je plast zesílený vlákny. Tento typ kompozitu se hojně používá v našem každodenním životě. Mezi běžné každodenní použití kompozitních plastových kompozitů patří:
- Letadlo
- Lodě a námořní
- Sportovní vybavení (golfové šachty, tenisové rakety, surfy, hokejky atd.)
- Automobilové komponenty
- Lopatky větrné turbíny
- Brnění
- Stavební materiál
- Vodovodní potrubí
- Mosty
- Kliky nástrojů
- Žebříkové žebříky
Moderní kompozitní materiály mají řadu výhod oproti jiným materiálům, jako je ocel. Snad nejdůležitější je, že kompozity jsou mnohem lehčí. Odolávají také korozi, jsou pružné a odolné proti poškození. To znamená, že vyžadují méně údržby a mají delší životnost než tradiční materiály. Složené materiály dělají automobily lehčími, a tedy úspornějšími z hlediska spotřeby paliva, zvyšují odolnost pancíře vůči kulkám a vytvářejí lopatky turbín, které vydrží stres při vysokých rychlostech větru.
Zdroje
- Zaměstnanci BBC News. "Kevlar Inventor Stephanie Kwolek zemře." BBC.com. 21. června 2014.
- Oddělení energetického personálu. "Top 9 věcí, které jste o uhlíkových vláknech nevěděli." Energy.gov. 29. března 2013.
- Zaměstnanci Královské společnosti chemie. "Kompozitní materiály." RSC.org.
- Wilford, John Noble. "Obnovení Pocty blátivým cihlům odcházejícímu egyptskému králi." NYTimes.com. 10. ledna 2007.