Композиты и изготовленные из них изделия имеют преимущества в сравнении с традиционными материалами — древесиной, металлом или разными видами пластмасс.
Стеклопластик используется для производства электронных плат за счет своих диэлектрических качеств. Источник Freepik.
Определение и применение композитных материалов
Композитными называются материалы, при создании которых происходит объединение двух и более компонентов. Наиболее простые примеры такого материала — стеклопластик или углепластик, которые получают через пропитывание армирующей ткани — углеткани или стекловолокна — специальным связующим составом — эпоксидной или полиэфирной смолой.
Изделие из композита может состоять из нескольких типов армирующих тканей, иметь металлические, керамические и прочие вставки, ребра жесткости или закладные крепежные элементы. Это позволяет придать ему еще более уникальные свойства и обеспечить заданные эксплуатационные параметры.
Применение изделий из композитов решает повседневные задачи. Например, по такой технологии производится спортивное или защитное снаряжение, элементы для тюнинга транспортных средств или даже корпуса автомобилей целиком, медицинское и спортивное оснащение, протезы и т. д.
Композитные материалы применяют в аэрокосмической, энергетической, приборостроительной, судостроительной и прочих отраслях. Современные технологии производства изделий из композитов позволяют получать части фюзеляжей или крыльев для самолетов, элементы конструкции космических аппаратов, корпуса судов или надстройки к ним, лопасти ветряных электростанций и многое другое.
Достоинства изделий из композитов
Легкие и прочные композитные материалы отвечают требованиям современного самолетостроения. Источник Freepik.
Композиты имеют преимущества перед другими материалами и уникальные качества. Рассмотрим их дальше.
Высокая жесткость и прочность при небольшом весе
За счет этой особенности можно снизить массу конструкции при сохранении ее прочности. Чаще всего такая потребность возникает в судостроении, аэрокосмической или автомобильной отраслях для уменьшения потребления топлива.
Стойкость к химическим воздействиям и коррозии
Невосприимчивость к коррозии и способность без последствий переносить химические воздействия обеспечивают более продолжительный срок службы изделий из композита. Также за счет этих качеств нет потребности в защитном покрытии при использовании в агрессивной или влажной среде.
Устойчивость к нагреву и термическая стабильность
Способность переносить нагрев без деформации или разрушения, низкий коэффициент теплового расширения — всё это делает изделия из композитных материалов отличным выбором для использования в условиях повышенных температур.
Возможность создания изделий со сложной формой
Применение технологий производства композитных материалов позволяет создавать изделия с уникальным дизайном, реализовать практически любую конфигурацию. Композиты помогают создавать множество нестандартных и сложных проектов.
Отличные диэлектрические качества
Это свойство востребовано в приборостроении и станкостроении — не проводящий электрический ток корпуса станка или прибора позволяет исключить риск случайного поражения. Также композитные материалы — например, текстолит — используют при производстве электронных плат и узлов вычислительных систем.
Возможность варьировать характеристики изделий
Выбор армирующих и связывающих компонентов, комбинация их в различных сочетаниях позволяют получить при производстве композитов продукцию с заданными уникальными свойствами, которые не встречаются в обычных материалах.
Специфика производства композитных материалов
Выдающиеся характеристики изделий из композитов возникают из-за применения материалов и специфических технологий, по которым они производятся. Так, одной из перспективных на сегодняшний день технологий считается вакуумная инфузия. Она отличается тем, что при ее использовании в рабочей зоне с матрицей и уложенными слоями армирующей ткани создается пониженное давление — откачивается воздух при помощи вакуумного насоса. Для этого поверх матрицы создается герметичный мешок из вакуумной пленки, которую приклеивают по краям формы на специальный герметизирующий жгут.
Понижение давления запускает процесс подачи смолы, которая поступает по специально проложенным трубам. В таких условиях достигается качественное пропитывание армирующего материала связующим составом, точное воспроизведение заданных материалов и оптимальное соотношение компонентов в полученном ламинате.
Тенденции использования композитов в разных отраслях
Область производства композитных материалов активно развивается и совершенствуется. Основными целями разработчиков являются расширение сфер применения получаемых изделий за счет улучшения их характеристик.
Механические качества
Новейшие связующие составы и современные комбинированные волокна помогают получить материалы с более высокими параметрами прочности, износоустойчивости и жесткости для еще более требовательных условий.
Вес композитов
Уменьшение плотности при сохранении прочностных качеств композитов позволит получать легкие конструкции, оптимальные для применения в авиастроении и автомобильной отрасли.
Термостойкость и устойчивость к открытому пламени
Применение специально подобранных негорючих материалов призвано расширить возможности по производству изделий, которые без последствий переносят высокие температуры и могут применяться в экстремальных условиях.
