- Урок 2 Композитные материалы. Технологии нанесения защитных и декоративных покрытий
- Содержание урока 2
- Технологии получения современных материалов §3. Композитные материалы
- Практическая работа № 2
- Структура композитных материалов
- Полимерные композитные материалы
- Стеклопластики
- Углепластики
- Боропластики
- Композитные материалы с металлической матрицей
- Композитные материалы на основе керамики
- Композиционные материалы с металлической матрицей
- Композиционные материалы с неметаллической матрицей
- Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними.
- По виду упрочнителя композитные материалы классифицируют настекловолокниты, карбоволокниты с углеродными волокнами, бороволокниты иоргановолокниты.
- Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана.
- Рынок композитов в России
- Сферы применения
- Расчёт
- Композитный материал — Composite material
- Содержание
- Примеры
- Композитные материалы
- Космос и авиация
- Оружие
- Современные полимерные композиционные материалы
Армирование алюминиевых, магниевых и титановых сплавов непрерывными тугоплавкими волокнами бора, карбида кремния, диборида титана и оксида алюминия значительно повышает жаропрочность. Особенностью композитных материалов является низкая скорость размягчения при повышении температуры.
Урок 2 Композитные материалы. Технологии нанесения защитных и декоративных покрытий
Технология защитных и декоративных покрытий.
Тип курса. Комбинированный тип курса.
Для темы 1: Организуйте мероприятие, на котором учащиеся смогут узнать о композитных материалах,
Тема 2: Организовать занятие для студентов по ознакомлению с технологией нанесения защитных и декоративных покрытий.
Содержание урока 2
Технологии получения современных материалов §3. Композитные материалы
Композитный материал — это искусственный, неоднородный, непрерывный материал, состоящий из различных компонентов (с различными физическими и химическими свойствами), которые четко отделены друг от друга. Примером композитного материала является фанера, которая, как вы знаете, состоит из нескольких слоев шпона. В классе 5 вы узнали о Гетинаксе — ламинированном материале, изготовленном из прессованной бумаги, пропитанной смолой.
Современные композиты часто обладают новыми и улучшенными свойствами, которыми не обладают их отдельные компоненты, например, повышенной прочностью, износостойкостью, защитой от механических повреждений и агрессивных сред и т.д.
Инженеры обычно разрабатывают композиты для конкретного применения. Не существует одного композитного материала, который подходил бы для выполнения широкого спектра функций.
На рисунке 6 показаны композитные панели, которые широко используются при строительстве зданий, сооружений и в производстве различных технических изделий.
Рисунок 6. Композитные панели: a — общий вид; b — вид в разрезе: 1 — защитная пленка; 2 — слой краски; 3 — алюминиевая фольга; 4 — пластик; 5 — алюминиевая фольга; 6 — антикоррозийный слой.
Стеклопластики, армированные стекловолокном, являются одним из самых доступных и недорогих композитных материалов. Это материалы, состоящие из стекловолокна и полимерного связующего. Армированные стекловолокном пластмассы могут иметь любую форму, цвет и толщину.
До недавнего времени стеклопластики использовались в основном в авиационной, морской и аэрокосмической технике. Сегодня из стеклопластика изготавливаются следующие изделия: Двери, окна и другие профили, бассейны, водные аттракционы, водные велосипеды, лодки, лыжи, хоккейные клюшки, удочки, кровля остановок общественного транспорта, детали кузова для грузовых и легковых автомобилей, трубы различного назначения и т.д. (Рисунок 7). Стекловолокно также широко используется в жилищном строительстве.
Рисунок 7. Изделия из стеклопластика: a — детская площадка, b — лодка, c — хоккейная коробка, d — скамейка.
В домах детского творчества ученики часто делают стеклопластиковые модели кораблей, самолетов и автомобилей вручную, используя эпоксидный клей и стеклоткань.
Биметаллический — это композитный материал, состоящий из двух или более различных слоев металла или сплавов. Биметаллические пластины из стали и меди часто используются в бытовых приборах (утюги, электроутюги, чайники и т.д.). Когда температура повышается, медная часть пластины расширяется больше, чем стальная, в результате чего пластина изгибается (рис. 8) и герметизирует электроприбор, предотвращая его перегрев (о свойстве теплового расширения металлов вы узнаете на уроке физики).
Практическая работа № 2
1. назовите предметы быта, которые раньше были сделаны из простых материалов (дерево, глина, металл и т.д.), а теперь сделаны из современных материалов (пластмасса, керамика и т.д.).
2. перечислите в рабочей тетради изделия из современных материалов, которые присутствуют в вашем классе, школе или школьном дворе.
3. рассмотрите изделия из пластмассы, предложенные учителем. Изучите маркировку пластика на этих изделиях. Используя таблицу 1, сделайте вывод о допустимом использовании продуктов.
Ознакомьтесь с основными понятиями
Композиты (композитные материалы), пластмассы, армированные стекловолокном, биметалл.
Структура композитных материалов
Композиты состоят из двух основных компонентов. Первый — матрица, второй — наполнитель. Новые композиты превосходят традиционные материалы по прочности и механическим свойствам и имеют меньший вес.
Примером композитных материалов является фанера.
Композиты можно разделить на несколько групп в зависимости от их структуры:
- Волокнистые.
- Дисперсноупрочненные.
- Упрочненные частицами.
- Нанокомпозиты.
Волокнистые композиты — это материалы, свойства которых улучшаются благодаря волокнам или кристаллам волокон. Например, кирпичи из соломы. Небольшое добавление наполнителя приводит к появлению новых, уникальных свойств.
А добавление проводящих волокон, например, придает материалу новое свойство — проводить электричество.
В композитном материале со слоистой структурой матрица и наполнитель расположены слоями. Примером может служить стекло, покрытое слоями полимерной пленки.
Другие композиты имеют структуру, в которой матрица и частицы наполнителя, имеющие разные размеры, расположены слоями.
- упрочненные материалы имеют 20-25% частиц, размер которых составляет более 1 мкм,
- дисперсноупрочненные – 1-15% частиц, размер которых составляет 0,01-0,1 мкм.
- нанокомпозитные же материалы, имеют частицы, размер которых составляет – 10-100 нм.
Полимерные композитные материалы
Полимерные композиты (ПКМ) основаны на полимерной матрице. Они являются наиболее распространенным типом КМ. Их использование позволило значительно уменьшить вес многих вещей и улучшить их характеристики. Например, использование ПКМ в конструкции искусственного спутника Земли привело к уменьшению его веса и экономии от 1 кг до $1000.
Стеклопластики
Полимерные композиты, армированные стекловолокном. Эти волокна получают путем формирования неорганического стекла посредством нагревания. В качестве матрицы используются фенолы, эпоксидные смолы или термопластичные полимеры.
Материалы характеризуются: Проницаемость для радиоволн, прочность и электроизоляция, низкая теплопроводность.
Стеклопластик — недорогой и доступный материал, используемый в производстве бытовой техники, судостроении, строительстве и спортивном оборудовании.
Углепластики
Наполнителями в этих КФМ являются углеродные волокна, «извлеченные» из натуральных или искусственных волокон.
Матрица также представляет собой термореактивный или термопластичный полимер.
Преимущества: низкая плотность, высокий модуль упругости, малый вес в сочетании с высокой прочностью, хорошая электропроводность.
Они используются в аэрокосмической, автомобильной и ракетной промышленности, а также при производстве аэрокосмического оборудования, спортивных изделий и медицинских протезов.
Боропластики
Матрица представляет собой термореактивный полимер.
Дополнительный материал — борные волокна, борные оплетки.
Борные волокна имеют более высокую прочность на сжатие, чем другие материалы. Поэтому материалы, изготовленные из них, обладают отличной прочностью и износостойкостью и не чувствительны к агрессивным средам. В то же время они чувствительны, что ограничивает их применение.
Композитные материалы с металлической матрицей
Название «металломатричные материалы» говорит само за себя. Матрица представляет собой металл. Он может быть изготовлен из никеля, алюминия или меди. Поскольку это композитные материалы, мы также должны указать материал наполнителя и используемые волокна. Наиболее важным требованием при их выборе является то, чтобы они не растворялись в матрице. Усиление металла наполнителями придает ему новые свойства — повышенную жаропрочность и прочность. Алюминий, например, можно использовать при температуре 250-300 0С, но если армировать его борными волокнами, то температурный диапазон расширяется до 450-500 0С.
Композитные материалы на основе керамики
Не все волокна для керамики «одинаково полезны», но использование некоторых из них позволяет получать материалы с повышенной прочностью.
Использование металлических волокон может несколько увеличить прочность на разрыв и повысить термостойкость.
Использование дисперсных металлических добавок в качестве частиц наполнителя позволяет получать керметы — материалы с повышенной теплопроводностью и стойкостью к тепловым ударам.
Эти материалы используются для изготовления компонентов электропечей, газовых турбин, оборудования ракетных и реактивных самолетов и режущих инструментов.
Композиты — это улучшенные компаунды, они как пара валенок, в них тепло и ноги не промокают.
Два важных момента, которые необходимо знать о чудо-композитах:
- Материалы состоят из матрицы и наполнителя,
- Материалы после «модификации» приобретает новые свойства.
Композиционные материалы с металлической матрицей
Композиты или композиционные материалы состоят из металлической матрицы (обычно Al, Mg, Ni и их сплавы), армированной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) или мелкодисперсными огнеупорными частицами, не растворимыми в основном металле (дисперсно-армированные материалы). Металлическая матрица связывает волокна (дисперсные частицы) вместе. Волокна (дисперсные частицы) и связующее (матрица), составляющие определенный состав, называются композитами.
Композиционные материалы с неметаллической матрицей
Композиты с неметаллической матрицей нашли широкое применение. В качестве неметаллических матриц используются полимеры, углерод и керамика. Эпоксидные матрицы, фенолформальдегидные и полиамидные — наиболее часто используемые полимерные матрицы.
Пироуглерод или пироуглеродные матрицы получают из синтетических полимеров, которые подвергаются пиролизу. Матрица связывает композицию и придает ей форму. Армирующими элементами являются волокна: Стекло, углерод, бор, органические волокна, нитевидные кристаллы (оксиды, карбиды, бориды, нитриды и другие), а также металлы (проволока), обладающие высокой прочностью и жесткостью.
Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними.
Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент или ламинированных тканей.
Содержание армирующих веществ составляет 60-80% по объему для ориентированных материалов и 20-30% по объему для неориентированных материалов (с дискретными волокнами и нитевидными кристаллами). Чем выше прочность и модуль упругости волокон, тем выше прочность и жесткость композита. Свойства матрицы определяют прочность композита на сдвиг и сжатие и его устойчивость к усталостному разрушению.
По виду упрочнителя композитные материалы классифицируют настекловолокниты, карбоволокниты с углеродными волокнами, бороволокниты иоргановолокниты.
В ламинатах волокна, нити и ленты, пропитанные связующим веществом, располагаются параллельно друг другу в плоскости укладки. Плоские слои собираются в листы. Полученные свойства являются анизотропными. Для того чтобы материал функционировал в изделии, важно учитывать направление приложенных нагрузок. Можно создавать материалы с изотропными и анизотропными свойствами.
Волокна можно укладывать под разными углами, что изменяет свойства композитов. Жесткость материала на изгиб и кручение зависит от порядка укладки слоев по всей толщине упаковки.
Используются три, четыре или более армирующих нитей.
Структура из трех нитей, перпендикулярных друг другу, является наиболее распространенной. Арматура может быть расположена в осевом, радиальном или окружном направлениях.
Трехмерные материалы могут иметь любую толщину в виде блоков или цилиндров. Объемные ткани увеличивают прочность на растяжение и сдвиг по сравнению с многониточными тканями. Четырехниточная система изготавливается путем разделения армирующего материала по диагоналям куба. Четырехжильная структура сбалансирована и имеет повышенную жесткость на сдвиг в основных плоскостях.
Однако четырехсторонние материалы сложнее в производстве, чем трехсторонние.
Сферы применения композитов не ограничены. Они используются в авиации для высоконагруженных частей самолетов (обшивка, позвонки, ребра, панели и т.д.) и двигателей (лопатки компрессоров и турбин и т.д.), в аэрокосмической технике для подверженных тепловому воздействию силовых модулей автомобилей, для элементов жесткости, панелей, в автомобильной промышленности для облегчения кузова, пружин, рам, деталей кузова, бамперов и т.д. и т.п., в горнодобывающей промышленности (буровые инструменты, комбинированные детали и т.д.), в строительной промышленности (каркасы мостов, конструктивные элементы для высотных зданий и т.д.) и в других секторах экономики.
Применение композитов позволяет совершить новый качественный скачок в повышении характеристик двигателей, энергетического и транспортного оборудования и снижении веса машин и оборудования.
Технология получения полуфабрикатов и изделий из композиционных материалов достаточно хорошо отработана.
Композиты с неметаллической матрицей, т.е. полимерные углеродные волокна, используются в судостроении и автомобилестроении (кузова гоночных автомобилей, шасси, пропеллеры); из них изготавливают подшипники, плиты, спортивное оборудование и компьютерные компоненты. Высокоплотные углеродные волокна используются для изготовления деталей для авиационной промышленности, для химической промышленности, для рентгеновского оборудования и т.д. Матрица, армированная углеродными волокнами Углеродные волокна заменяют различные виды графита. Они используются для тепловой защиты, тормозных дисков самолетов и химически стойкого оборудования.
Продукция «Бороволокнит» используется в аэрокосмической технике (профили, пластины, роторы и лопасти компрессоров, лопасти и приводные валы вертолетов и т.д.).
Органоволокна используются в качестве изоляционных и конструкционных материалов в электрорадиопромышленности, в авиации и в автомобилестроении, применяются для изготовления труб, резервуаров для реагентов, для обшивки корпусов судов и для многого другого.
Рынок композитов в России
На российский рынок производства материалов с покрытием приходится всего 3% мирового экспорта. Это связано с отсутствием единого законодательства, облегчающего производство композитных материалов, а также с тем, что до недавнего времени 90% сырья для их производства было импортным.
Например, производство пластиков, армированных углеродным волокном, только развивается в России, в то время как Китай, например, является одним из ведущих производителей композитов. Новые материалы, в разработке которых принимали участие и российские ученые, в основном основаны на использовании наночастиц.
Сферы применения
Композитные материалы используются в аэрокосмической промышленности для производства некоторых компонентов двигателей и несущих конструкций самолетов. Аэрокосмическая промышленность использует их для изготовления несущих и оболочечных конструкций ракет и спутников, которые подвергаются воздействию высоких температур во время своего развития на орбите. Автомобильная промышленность использует композиты для изготовления кузовов и бамперов. В горнодобывающей промышленности СМ используется в качестве материала для буровых коронок. В строительной отрасли КМ используется для возведения элементов мостов и других высоких конструкций.
Основным требованием в различных областях техники является снижение собственного веса автомобилей и специальной техники, а также транспортных средств всех видов: до 70 % деталей изготавливаются из неметаллических материалов. В литых полах (литых перекрытиях) и литых лестницах используется композитный материал, который до реакции с воздухом представляет собой полужидкое, возможно, сиропообразное вещество. Такой композит может быть легко нанесен на бетонное основание с помощью эпоксидного клея, в котором растворен базовый наполнитель.
Расчёт
Наиболее важным параметром для расчета целесообразности использования КМ является эффективность применяемых методик. Металлические и неметаллические матрицы можно комбинировать в разных порядках при производстве более сложных композитов. Примером может служить велосипедная шина, протектор которой состоит из нескольких слоев армирующих волокон: капрона, кевлара, тонкой стальной проволоки и смеси для увеличения количества защитных слоев. Благодаря этим технологиям велосипедисты не будут «схвачены» шипами, стеклом и осколками проволоки при езде по обочине без асфальта, грязи и каменистых дорожек.
Такая шина пройдет не одну, а как минимум двадцать тысяч километров, прежде чем она будет изношена настолько, что проколы станут обычным делом. Если рассчитать стоимость такой шины, где эта цена может увеличиться в 10 и более раз, то можно получить небольшое общее снижение цены, не меняя аналогичные шины до 10 раз (этот фактор учитывается как время, необходимое для завершения ремонта) — при этом проезжая те же 20 000 километров на одной и той же шине.
В этом случае шины представляют собой тип многокомпозитного материала, в котором используется не один, а несколько слоев улучшений (матриц). Расчет для производства конкретного вида композита зависит от формы, в которой он используется. Армирующие включения используются в виде нитей, лент, тонких тканей, волокон или элементов лада. Процентное соотношение объема и веса армирующего материала составляет 30-80%, в зависимости от назначения конкретного композита.
Количество нитей в композитных нитях — от трех. В освоении космоса это имеет решающее значение: один килограмм груза, выведенный на низкую околоземную орбиту, эквивалентен тысяче долларов, и это не менее важно для экономической эффективности, которая не влияет на ход одной миссии.
Композитный материал — Composite material
Было предложено разделить эту статью на «Литье в автоклаве», «Литье с переносом смолы», «Литье в мешках под давлением» и «Литье в легких смолах». (Обсудить)(ноябрь 2020)
Специальные композиты из углеродного волокна и стекла, часто называемые «композитами», см. в разделе «Армированные волокном пластмассы».
Композиты создаются путем объединения материалов в общую структуру, свойства которой отличаются от свойств отдельных компонентов.
Черное углеродное волокно (в качестве армирующего элемента) в сравнении с человеческим волосом.
Композитный материал (также называемый составным материалом или сокращенно композитом (общее название)) — это материал, состоящий из двух или более компонентов с существенно различными химическими или физическими свойствами, которые при сплавлении вместе образуют материал со свойствами, отличающимися от свойств отдельных компонентов. В конечной структуре отдельные компоненты остаются отдельными и самостоятельными, что отличает композиты от смесей и твердых растворов. 1 2
Существует множество причин, по которым люди предпочитают новый материал. Типичными примерами являются материалы, которые дешевле, легче или прочнее обычных материалов.
В последнее время исследователи также начали активно интегрировать сенсорные, двигательные, обрабатывающие данные и коммуникационные технологии в композиты, называемые роботизированными материалами3. 4
Типичные композитные материалы включают:
- Железобетон и кирпичная кладка
- Композитная древесина такие как фанера
- Армированный пластик, такие как армированный волокном полимер или стекловолокно
- Композиты с керамической матрицей (композитные керамические и металлические матрицы )
- Композиты с металлической матрицей
- и другие современные композитные материалы
Наиболее продвинутые примеры обычно используются для космических аппаратов и самолетов в жестких условиях эксплуатации. 5
Содержание
- 1 История
- 2 Примеры
- 2.1 Композитные материалы
- 2.2 Продукты
- 4.1 Матрицы
- 4.1.1 Органический
- 4.1.2 Неорганический
- 4.2.1 Волокно
- 4.3.1 Полукристаллические полимеры
- 5.1 Обзор плесени
- 5.2 Другие методы изготовления
- 5.2.1 Методы отделки
- 6.1 Изодеформационное правило смесей
- 6.2 Изостресс правило смесей
- 7.1 Армирование частицами
- 7.2 Непрерывное армирование волокном
- 7.3 Эффект ориентации волокна
- 7.4 Типы волокон и их механические свойства.
- 7.4.1 Механические свойства волокнистых композиционных материалов.
- 7.4.2 Механические свойства композитов из углеродного волокна для аэрокосмической и товарной марки, композитов из стекловолокна, алюминиевых сплавов и стали
Ранние композиты изготавливались из соломы и глины, которые соединялись для получения кирпичей для строительства зданий. Производство древних кирпичей было задокументировано в египетских гробницах.
Сетка — один из самых древних композитных материалов, ему более 6 000 лет. 6 Бетон также является композитным материалом и используется чаще, чем любой другой композитный материал в мире. В 2006 году ежегодно производилось около 7,5 миллиардов кубических метров бетона — более одного кубического метра на каждого человека на Земле. 7
- Вуди растения, оба правда дерево от деревья и такие растения как ладони и бамбук, дают природные композиты, которые доисторически использовались человечеством и до сих пор широко используются в строительстве и строительстве лесов.
- Фанера 3400 г. до н.э. 8 древними месопотамцами; склейка дерева под разными углами дает лучшие свойства, чем натуральное дерево.
- Картонная упаковка слои льна или папируса, пропитанные гипсом, датируются Первый промежуточный период Египта c. 2181–2055 гг. До н. Э. 8 и использовался для посмертные маски.
- Початок глиняные кирпичи или глиняные стены (с использованием глины (глины) с соломой или гравием в качестве связующего) использовались в течение тысяч лет.
- Бетон был описан Витрувий, писавший около 25 г. до н.э. в своей Десять книг по архитектуре, различают типы заполнителя, подходящие для приготовления известковые растворы. Для строительные растворы, он рекомендовал пуццолана, которые были вулканическими песками из песчаных пластов Поццуоли коричневато-желто-серого цвета около Неаполь и красновато-коричневый на Рим. Vitruvius определяет соотношение 1 часть извести к 3 частям пуццолана для цемента, используемого в зданиях, и соотношение 1: 2 извести к Puteolanus Puteolanus для подводных работ, по сути, такое же соотношение, которое сегодня используется для бетона, используемого в море. 9Природные цементные камни после обжига производятся цементы, которые использовались в бетонах с постримских времен до 20 века, с некоторыми свойствами, превосходящими промышленные портландцемент.
- Папье-маше, смесь бумаги и клея, использовалась на протяжении сотен лет.
- Первый искусственный армированный волокном пластик была комбинацией стекловолокна и бакелит, исполненная в 1935 году Элом Симисоном и Артуром Д. Литтлом в компании Owens Corning. 10
- Один из наиболее распространенных и знакомых композитов — это стекловолокно, в котором небольшое стекловолокно заделано в полимерный материал (обычно эпоксидный или полиэфирный). Стекловолокно относительно прочное и жесткое (но также хрупкое), в то время как полимер пластичный (но также слабый и гибкий). Таким образом, полученное стекловолокно является относительно жестким, прочным, гибким и пластичным.
Примеры
Композитные материалы
Бетон — это смесь цемента и заполнителей, из которой получается прочный, долговечный материал, имеющий широкое применение.
Композитная сэндвич-панель для испытаний в НАСА
Бетон является наиболее распространенным композитным материалом из всех, и обычно состоит из сыпучих камней (заполнителей), удерживаемых вместе цементной матрицей. Бетон — недорогой материал, он не дает усадки и не расслаивается даже при высоких сжимающих нагрузках. 11 Однако бетон не может выдерживать растягивающие нагрузки. 12 (т.е. при растяжении быстро ломается). Поэтому, чтобы бетон мог выдерживать большие растягивающие усилия, в него часто добавляют стальные стержни, способные выдерживать большие растягивающие усилия.
Полимерные композиты с памятью формы — это высокоэффективные композиты, состоящие из армирующих волокон или тканей и полимерной смолы с памятью формы в качестве матрицы. Поскольку в качестве матрицы используется полимер с памятью формы, эти композиты легко трансформируются в различные конфигурации при нагревании выше температуры активации, и демонстрируют высокую прочность и жесткость даже при более низких температурах.Need a Quote Их также можно повторно нагревать и изменять форму без потери свойств материала.Need a Quote Эти композиты идеально подходят для таких применений, как легкие, жесткие, развертываемые структуры, быстрое изготовление и динамическое армирование.
Композиты для тяжелых условий эксплуатации — это еще один тип высокоэффективных композитов, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации и часто используемых в развертываемых системах, где предпочтительна структурная гибкость.
Металлические волокна, армированные другими металлами, могут также использоваться в композитах, таких как металломатричные композиты (MMC) или керамические матричные композиты (CMC), которые включают кость (коллагеновые волокна, армированные гидроксиапатитом), металлокерамику (керамика и металлы) и бетон. Керамические матричные композиты в первую очередь рассчитаны на вязкость разрушения, а не на прочность. Другая категория композитов — тканые композиты, которые состоят из нитей, скрепленных в продольном и поперечном направлениях. Тканые композиты являются гибкими, поскольку имеют тканую форму.
Кроме того, в состав термопластичных композитов могут входить специальные металлические порошки, в результате чего получаются материалы с плотностью от 2 г/см³ до 11 г/см³ (как у свинца). Наиболее распространенное название этого типа материала — «компаунд высокой плотности» (HGC), хотя также используется «заменитель свинца». Эти материалы могут использоваться вместо традиционных материалов, таких как алюминий, нержавеющая сталь, латунь, бронза, медь, свинец и даже вольфрам, для взвешивания, балансировки (например, для изменения центра тяжести теннисного корта), гашения вибрации и защиты от радиации. Композиты высокой плотности являются экономически выгодным вариантом, когда некоторые материалы считаются опасными и запрещенными (например, свинец) или когда стоимость вторичных операций (таких как механическая обработка, отделка или покрытие) является критическим фактором.
Космос и авиация
Алюминий и другие металлы заменяются композитными материалами низкой плотности при производстве компонентов самолетов, что позволяет снизить их вес. Это, в свою очередь, экономит топливо. В результате композиты сегодня широко используются в гражданской авиации.
В самолете Boeing 787 DreamLiner 50% деталей фюзеляжа изготовлены из композитных материалов на основе углеродного волокна. Это делает данный самолет легче и прочнее, чем обычный самолет с алюминиевым фюзеляжем.
Двигатель Genx компании General Electric также сделан из композитов — из них изготовлены фюзеляж, лопатки турбины и топливные форсунки в камере сгорания.
Оружие
Конечно, композиты также используются при производстве оружия. Возьмем межконтинентальную баллистическую ракету «Тополь-М»: она на 90% состоит из композитных материалов, включая конструкцию двигателя и головной части.
Запасной ствол винтовки Christensen Arms изготовлен из углеродного волокна. Винтовка построена на базе узла затвора Remington-700.
Винтовка Carbon Custom R-93 со сменными стволами.
Стрелковые бриджи из композитных материалов. Представлен на выставке Open Innovations в прошлом году российским производителем ХК «Композит».
Современные полимерные композиционные материалы
Наиболее интересной группой композитов являются полимеры. Это не фанера или солома в кирпичах, а сложные в производстве материалы, иногда даже работающие в наномасштабе (от 10 д о-9 градусов).
На этот раз немного теории. Для армирования используется углеродная ткань (карбон), арамидная ткань (кевлар), гибридная ткань (карбон + кевлар), одноразовая гибридная ткань, стеклоткань, полиаксиальная ткань, углеродные ленты и препреги.