Hva er definisjonen på et komposittmateriale?

DonNichols / Getty Images

Løst definert er en kompositt en kombinasjon av to eller flere forskjellige materialer som resulterer i et overlegent (ofte sterkere) produkt. Mennesker har laget kompositter i tusenvis av år for å bygge alt fra enkle tilfluktsrom til forseggjorte elektroniske enheter. Mens de første komposittene ble laget av naturlige materialer som gjørme og halm, er dagens kompositter laget i et laboratorium av syntetiske stoffer. Uansett opphav er kompositter det som har gjort livet slik vi kjenner det mulig.

En kort historie

Arkeologer sier at mennesker har brukt kompositter i minst 5000 til 6000 år. I det gamle Egypt, murstein laget av gjørme og halm for å omslutte og forsterke trekonstruksjoner som fort og monumenter. I deler av Asia, Europa, Afrika og Amerika, bygger urfolkskulturer strukturer fra wattle (planker eller trestrimler) og daub (en kompositt av gjørme eller leire, halm, grus, kalk, høy og andre stoffer).

En annen avansert sivilisasjon, mongolene, var også pionerer i bruken av kompositter. Fra rundt 1200 e.Kr. begynte de å bygge forsterkede buer av tre, bein og naturlig lim, pakket inn med bjørkebark. Disse var langt kraftigere og mer nøyaktige enn enkle trebuer, og hjalp Genghis Khans mongolske rike med å spre seg over Asia.

Den moderne epoken med kompositter begynte på 1900-tallet med oppfinnelsen av tidlig plast som bakelitt og vinyl samt konstruerte treprodukter som kryssfiner. En annen viktig kompositt, fiberglass, ble oppfunnet i 1935. Den var langt sterkere enn tidligere kompositt, kunne støpes og formes, og var ekstremt lett og slitesterk.

Andre verdenskrig fremskyndet oppfinnelsen av enda flere petroleumsavledede komposittmaterialer, hvorav mange fortsatt er i bruk i dag, inkludert polyester. På 1960-tallet ble det introdusert enda mer sofistikerte kompositter, som Kevlar og karbonfiber.

Moderne komposittmaterialer

I dag er bruken av kompositter har utviklet seg til vanligvis å inkludere en strukturell fiber og en plast, dette er kjent som Fiber Reinforced Plastics eller FRP for kort. Som halm gir fiberen komposittens struktur og styrke, mens en plastpolymer holder fiberen sammen. Vanlige typer fibre som brukes i FRP-kompositter inkluderer:

• Glassfiber
• Karbonfiber
• Aramidfiber
• Borfiber
• Basaltfiber
• Naturfiber (tre, lin, hamp, etc.)

I tilfelle av glassfiber , hundretusenvis av bittesmå glassfibre er kompilert sammen og holdt stivt på plass av en plastpolymerharpiks. Vanlige plastharpikser som brukes i kompositter inkluderer:

• Epoksy
• Vinyl Ester
• Polyester
• Polyuretan
• Polypropylen

Vanlige bruksområder og fordeler

Det vanligste eksemplet på en kompositt er betong. Ved denne bruken gir strukturelt armeringsjern styrken og stivheten til betongen, mens den herdede sementen holder armeringsjernet stasjonært. Armeringsjern alene ville bøye seg for mye og sement alene ville lett sprekk. Men når det kombineres for å danne en kompositt, dannes et ekstremt stivt materiale.

Det komposittmaterialet som oftest assosieres med begrepet 'kompositt' er fiberforsterket plast. Denne typen kompositt brukes i stor utstrekning gjennom vårt daglige liv. Vanlige daglige bruk av fiberforsterkede plastkompositter inkluderer:

• Fly
• Båter og marine
• Sportsutstyr (golfskaft, tennisracketer, surfebrett, hockeykøller, etc.)
• Bilkomponenter
• Vindturbinblader
• Kroppsbeskyttelse
• Byggematerialer
• Vannrør
• Broer
• Verktøyhåndtak
• Stigeskinner

Moderne komposittmaterialer har en rekke fordeler fremfor andre materialer som stål. Kanskje viktigst, kompositter er mye lettere i vekt. De motstår også korrosjon, er fleksible og bulkerbestandige. Dette betyr igjen at de krever mindre vedlikehold og har lengre levetid enn tradisjonelle materialer. Komposittmaterialer gjør bilene lettere og derfor mer drivstoffeffektive, gjør karosseribeskyttelsen mer motstandsdyktig mot kuler og lager turbinblader som tåler påkjenningen av høye vindhastigheter.

Kilder

• BBC News ansatte. 'Kevlar-oppfinneren Stephanie Kwolek dør.' BBC.com. 21. juni 2014.
• Ansatte ved Energidepartementet. 'Topp 9 ting du ikke visste om karbonfiber.' Energy.gov. 29. mars 2013.
• Royal Society of Chemistry ansatte. 'Komposittmaterialer.' RSC.org.
• Wilford, John Noble. 'Å gjenopprette en hyllest av gjørmestein til en avdød egyptisk konge.' NYTimes.com. 10. januar 2007.