Общий обзор композитный материалов

Промышленность не стоит на месте: постоянно появляются новые технологии и усовершенствуются уже существующие. Одной из таких новаций являются композитные материалы, которые стали популярны во многих отраслях промышленности. Что это такое? Композитным называется материал, появившийся вследствие соединения компонентов с уже известными свойствами. Даже, само название свидетельствует о природе композитов – в переводе с латыни слово «compositio» означает «составление».

Стекловолокно

После соединения материал приобретает новые характеристики, и в итоге сильно отличается от свойств элементов, из которых он состоит.

Отличительной чертой любого композита являются следующие характеристики:

  • высокая прочность при меньше массе материала;
  • устойчивость к агрессивным средам и температурным перепадам;
  • пониженная теплопроводность, что позволяет снизить энергозатраты;
  • экологичность, так как материалы не выделяют в окружающую среду вредных веществ;
  • длительный срок эксплуатации.

Производство стеклопластика

При всем этом нельзя забывать и о некоторых недостатках композитных материалов:

  • высокая стоимость – композиты гораздо дороже обычных материалов;
  • большой разброс особенностей – в зависимости от вида материала свойства могут быть очень разными, поэтому и подбирать композиты следует, отталкиваясь от желаемых характеристик;
  • расслаивание — этот минус специфичен для многослойных композитов;
  • низкая ремонтопригодность.

 

Не нужно думать, что композит – нечто новое. К примеру, всем известная клееная фанера, ДСП или МДФ является своего рода композитом. А также в роли такого материала выступает эмаль, которая объединяет в себе наполнитель и красящий пигмент.

Классификация композитов

Существует несколько классификаций композитных материалов, но наиболее общим является деление композитов на следующие типы:

1. С металлической матрицей, которая связывает отдельные волокна в единое целое. В качестве матрицы обычно используется алюминий, никель, магний.

Композиты с металлической матрицей

2. С неметаллической матрицей. В этом случае в качестве связующего звена используется керамический, углеродный или полимерный материал.

Стеклопластиковая арматура

3. Древесно-полимерный композит (ДПК) – новинка на рынке строительных материалов. ДПК пользуется большей известностью среди такого рода материалов. Его получают, смешивая измельченную древесину и полимер до однородной массы. В результате образуется материал, похожий на дерево, но при этом обладающий гораздо лучшими характеристиками.

Свойства ДПК

  • прочность (материал гораздо крепче обычного дерева);
  • аромат (такой композит имеет приятный запах древесины);
  • материал не подвержен гниению, и его не нужно обрабатывать антисептическими составами;
  • материал не растрескивается от резких перепадов температур и может использоваться в условиях сильных колебаний температуры и влажности воздуха;
  • эксплуатационный срок составляет 15 лет и более.

Древесно-полимерный композит

Из такого материала производятся всевозможные облицовочные панели, штакетник, беседки, лестницы, садовая плитка и прочие изделия, эксплуатируемые на открытом воздухе. Существует ДПК еще с 1977 года, но из-за дороговизны материал не использовался часто в ремонте.

Спустя некоторое время ряд строительных компаний заинтересовался преимуществами этого композита, и вскоре производством ДПК занялись фирмы Европы, Соединенных штатов и Японии. Сейчас ежегодный оборот ДПК составляет более двух миллиардов долларов США.

В основе ДПК обычно используется один из наиболее популярных полимеров: полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид. Чаще всего применяется последний, он имеет наилучшее соотношение цены и качества.

Сферы использования композитных материалов

Композитные материалы позволяют создавать конструкции практически любых форм и размеров. Отличные эксплуатационные качества помогают использовать композиты в строительстве, машиностроении, авиации, космонавтики, энергетике, судостроении, медицине и многих других отраслях. При этом ряд стран практически полностью перешли на использование композитных материалов:

  • государства Азии – 42%;
  • США – 35%;
  • Европейский Союз – 23%.

При этом российский рынок почти не потребляет композитные материалы. Доля их использования не превышает 1% от их мирового производства, но все же эта часть постепенно растет, поэтому постсоветское пространство является перспективным рынком сбыта.