Что такое современные композитные материалы?

Композитный материал можно охарактеризовать как многослойный материал, который состоит либо из слоёв (слоистый композит), либо чаще всего из матрицы (пластичной основы) и разного рода армирующих элементов. Благодаря этим элементам современные материалы могут выполнять множество заданных функций, таких как придание больше жёсткости или прочности. В то же время матрица выполняет связующую роль между армирующими элементами, обеспечивая тем самым их совместную работу, а также защищает, например, от механических повреждений или агрессивной химической среды. В результате совмещения матрицы с компонентами материал приобретает свойства, которыми не могут обладать эти компоненты по отдельности друг от друга. К композитным материалам относятся железобетон, углепластик, металлокомпозиты и стеклопластик.

Стеклопластик, как очень функциональный современный композит, успешно используется в очень разнообразных областях, в том числе, в инженерных системах. Он обладает низкой теплопроводностью древесины, лёгкостью, прочностью стали и устойчивостью к коррозиям пластмассы.
Строение. Основа, или матрица, стеклопластика, это различные эпоксидные или полиэфирные смолы, полиамиды и поликарбонаты. В качестве армирующих элементов используются стеклянные волокна, нити и ткани. Из этих материалов состоит каркас, они придают материалу основные механические преимущества, такие как сопротивление изгибам и разрывам и прочность. Такое сочетание связующего вещества и армирующего наполнителя наделяет стекловолокно полезнейшими эксплуатационными свойствами (пониженная теплопроводность, износостойкость, упругость, устойчивость к коррозии и т. д.)
Изготовление. Чаще всего процесс изготовления стеклопластика выглядит следующим образом: стеклоткань или стекловолокно пропитываются смолой (выбор смолы зависит от области применения материала) и помещаются в матрицу, где создаётся необходимая форма будущего изделия, далее она подвергается полимеризации путём пропускания через фильеру. Производство сложных конструкций может осуществляться такими методами: литьё под давлением, формирование в матрице, прессование или протяжка с последующим отверждением при высоких температурах. Чтобы ускорить процесс полимеризации, используются специальные отвердители.

Области применения. Стеклопластик пришёл на смену традиционным материалам и используется при изготовлении корпусов катеров и лодок, автомобильных деталей, крыльев самолётов, труб и различных ёмкостей и т. д. Так, раньше ёмкости, выполненные из металла, были тяжёлыми и быстро ржавели, а пластмассовые ёмкости хрупкие и мягкие. Заменивший подобные материалы стеклопластик выдерживает не только механические нагрузки, а также химические, поэтому используется для хранения и перевозок различных, в том числе, весьма опасных, жидкостей. Не обходятся без этого композита и различные очистные сооружения, канализационные насосные станции, насосная станция пожаротушения (подземный резервуар с водой) и др.

К примеру, канализационная насосная станция (КНС (читайте)) представляет собой стеклопластиковую бочку, в которой помещены опускные устройства, погружные насосы, защитные сетки, клапаны и приборы контроля. Бочки из стеклопластика выдерживают натиск земных пород и могут прослужить до 50 лет. А вот материалы, которые использовались раньше (бетонные кольца и кирпич) плохо справлялись с поставленными задачами и к тому же требовали очень сложного и дорогостоящего капитального ремонта. По тем же причинам стеклопластиковые ёмкости повсеместно используются для насосных станций пожаротушения, благодаря ему можно создавать большое давление на жидкость и обеспечить мощный напор воды для тушения возгораний.

Главные преимущества стеклопластика
1. Устойчивость к механическим повреждениям. Они позволяют работать при ударных и вибрационных нагрузках.
2. Прочность и жёсткость. Благодаря возможности направлять стеклянные нити в любую сторону можно придать материалу необходимую прочность и жёсткость, этого зависит от места применения композита.
3. Высокая удельная прочность. Стеклопластик имеет удельную прочность выше, чем сталь, этим обеспечивается меньшая масса конструкции, а также более удобные монтаж, ремонт и эксплуатация 4. Высокая теплостойкость и устойчивость к солнечной радиации. Эти качества позволяют хранить и перевозить газы или жидкости при температуре до 150*С, и применять композит для наружной эксплуатации.
5. Низкая теплопроводность
6. Не подвержен гниению
7. Хорошие диэлектрические свойства, которые используются в электронике, компьютерной технике т. п.

«Композитные материалы»,
Что такое полимеры? Их ценят за прочность и легкость. А что сделают из них завтра?
В этой программе речь идет о современных композитных полимерных материалах. Не многие, наверное, задумываются над тем, что полимеры окружают нас повсюду.