Композитные материалы (7 класс)

Композитные материалы

Композитные материалы

Композиционный материал — это искусственно созданный материал, состоящий из двух или более компонентов с различными физическими и химическими свойствами.

Эти компоненты объединены таким образом, чтобы обеспечить материалу определённые характеристики, такие как прочность, жёсткость, лёгкость и т. д.

Композитный материал

• Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств материалов его составляющих.
• Пример - железобетон. «Спрятанное» в бетон железо не ржавело и сохраняло свою прочность, а сам железобетон показал высокую огнестойкость.

Композитный материал

• Одним из первых был «битум».За вязкость и водонепроницаемость его часто называют «земляной смолой».
• Следы битума на каменных орудиях неандертальцев, то есть более 40 тысяч лет назад.
• В Древнем мире им герметизировали корабли и смолили каноэ, применяли в строительстве домов и общественных сооружений, а в Египте с его помощью делали мумий.

Виды композитных материалов

Композиты можно классифицировать по разным признакам, например:

• По виду матрицы : полимерные, металлические, керамические и углеродные композиты.
• По геометрии наполнителя :
• нуль-мерные, одномерные и двумерные композиты.

Структура композитных материалов

• По структуре композиты делятся

1. Волокнистые

стекловолокно,

углепластики,

ДВП,

2. Слоистые

гипсокартон,

ДСП,

• фанера

Структура композитных материалов

По структуре композиты делятся

3.Дисперсноупрочненные

металлические сплавы

4. Упрочнённые частицами

металлы армированные частицами

5. Нанокомпозиты

полипропилен, полиэтилен

Стеклопластик

• Стеклопластики   - полимерные композиционные материалы, армированные стеклянными волокнами, которые формируют из расплавленного неорганического стекла.
• Стеклопластики  - достаточно дешёвые материалы, их широко используют в строительстве, судостроении, радиоэлектронике, производстве бытовых предметов, спортивного инвентаря, оконных рам для современных стеклопакетов и т. п.

Стеклопластик

Стекловолокно

Углепластик (карбон)

• Углепластики( Карбон)   - наполнителем в этих полимерных композитах служат углеродные волокна. Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и каменноугольных пеков и т. д.
• Углепластики используются в авиации, ракетостроении, машиностроении, производстве космической техники, медтехники, протезов, при изготовлении лёгких велосипедов и другого спортивного инвентаря .

Текстолит . Полиэтилен

• Текстолиты   - слоистые пластики, армированные тканями из различных волокон.
• Технология получения текстолитов была разработана в 1920-х, полотна ткани пропитывали формальдегидной смолой, затем прессовали при повышенной температуре, получая текстолитовые пластины.

Используется этот материал в энергетической и энергетической промышленности.

Полиэтилен (целлофан) –один из самых востребованных композитов.

Гипсокартон

• Гипсокартон    - строительный материал, представляющий собой лист, состоящий из двух слоёв картона и сердечника из слоя затвердевшего гипсового теста с наполнителями.
• Предназначается для устройства обшивок, перегородок, потолков в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимом.

Композиты в строительстве

Фанера

• К числу первопроходцев по части получения и применения фанеры относят жителей Месопотамии - они населяли регион 3,5 тыс. лет до нашей эры. Было достаточно сложить несколько листов дерева друг на друга под разным углом, закрепить их примитивным клеем, и материал, доказавший свою эффективность на долгие сотни лет вперед, готов. 

Фанера

• Фанера  - многослойный строительный материал, изготавливаемый путём склеивания специально подготовленного шпона. Для повышения прочности фанеры слои шпона накладываются так, чтобы волокна древесины каждого листа были перпендикулярны соседним, поэтому, чтобы направления внешних слоёв совпадали, количество слоёв шпона обычно нечётное: от трёх и более.
• Используется в строительстве и производстве мебели, в судостроении и самолетостроении .

ДСП и ДПВ

• Древесно-стружечная плита   — листовой композиционный материал, изготовленный путём горячего прессования древесных частиц, преимущественно стружки, смешанных со связующим веществом неминерального происхождения с введением при необходимости специальных добавок

ДСП и ДПВ

• Древесноволокнистая плита  ( ДВП ) — листовой материал, изготовленный путём горячего прессования или сушки ковра из древесных волокон. ДВП производятся, при необходимости с использованием связующих клейких веществ и специальных добавок.
• Области применения (для напольных покрытий, для стен, для производства мебели)

ОСП

• Ориентированно-стружечная плита  

представляет собой многослойный (3-4 и более слоев) лист, состоящий из древесной стружки (тонких щепок), склеенной различными смолами с добавлением синтетического воска борной кислоты.

Применение композитов в медицине

• В медицине композитные материалы применяются для изготовления протезов, имплантатов и других медицинских изделий.

Из композитов изготавливают зубные коронки и мосты, которые по своим свойствам не уступают естественным зубам. Также композиты используются для создания искусственных суставов

Перспективы

Разработка композитов с повышенной прочностью и жёсткостью для использования в строительстве, авиации и космической технике.

• Создание композитов с улучшенной термостойкостью и огнеупорностью для применения в энергетике и химической промышленности.
• биосовместимые свойства для медицинского применения.
• Композиты способные к самовосстановлению после повреждений.
• Композитов для новых видов транспорта, таких как беспилотные летательные аппараты и электромобили.