復合材料的定義是什么?
雖然最初的復合材料是由泥土和稻草等天然材料制成的,但今天的復合材料是在實驗室中用合成物質制成的。不管它們的起源如何,復合材料使我們更加便利、更加美好的生活成為可能。
復合材料歷史追溯
考古學家說,人類使用復合材料的歷史至少有 5000 到 6000 年。在古埃及,用泥土和稻草制成的磚塊用來包裹和加固堡壘和紀念碑等木結構。在亞洲、歐洲、非洲和美洲的部分地區,土著文化用荊條(木板或木條)和涂抹物(泥或粘土、稻草、礫石、石灰、干草和其他物質的復合物)建造結構。另一個先進文明蒙古人也是使用復合材料的先驅。從公元 1200 年左右開始,他們開始用木頭、骨頭和天然粘合劑制造加固弓,并用樺樹皮包裹。這些遠比簡單的木弓更強大、更準確,幫助成吉思汗的蒙古帝國在亞洲蔓延。
復合材料的現代時代始于 20 世紀,隨著早期塑料(如電木和乙烯基)的發明以及工程木制品(如膠合板)的發明。另一種重要的復合材料玻璃纖維是 1935 年發明的。它比早期的復合材料堅固得多,可以模壓成型,而且非常輕巧耐用。第二次世界大戰加速了更多石油衍生復合材料的發明,其中許多至今仍在使用,包括聚酯。1960 年代引入了更復雜的復合材料,例如 Kevlar 和碳纖維。
現代復合材料
今天,復合材料的使用已經發展到通常包含結構纖維和塑料,這被稱為纖維增強塑料或簡稱 FRP。像稻草一樣,纖維提供了復合材料的結構和強度,而塑料聚合物將纖維固定在一起。FRP 復合材料中使用的常見纖維類型包括:1、玻璃纖維;2、碳纖維;3、芳綸纖維;4、硼纖維;5、玄武巖纖維;6、天然纖維(木材、亞麻、大麻等)。
就玻璃纖維復合材料而言,數十萬條微小的玻璃纖維聚集在一起,并由塑料聚合物樹脂固化在適當的位置。
復合材料中使用的常見塑料樹脂包括:1、環氧樹脂;2、乙烯基酯樹脂;3、聚酯樹脂;4、聚氨酯樹脂;5、聚丙烯樹脂
復合材料常見的用途和優點
復合材料最常見的例子是鋼筋混凝土。在這種用途中,結構鋼筋為混凝土提供強度和剛度,而固化的水泥使鋼筋保持靜止。單獨的鋼筋會彎曲太多,單獨的水泥很容易開裂。然而,當組合成復合材料時,會產生一種極其堅硬的材料。
最常與術語“復合材料”相關的是纖維增強塑料。這種類型的復合材料在我們的日常生活中廣泛使用。纖維增強塑料復合材料的常見日常用途包括:飛機;小型船只和大型輪船;運動器材;汽車零部件;風力渦輪機葉片;身體護具;建筑材料;橋梁;工具手柄;梯軌等方方面面。
與鋼等其他材料相比,現代復合材料具有許多優勢。也許最重要的是,復合材料的重量要輕得多。它們還耐腐蝕、柔韌且耐凹痕。
反過來,這意味著它們需要更少的維護,并且比傳統材料具有更長的使用壽命。復合材料使汽車更輕,因此更省油,使防彈衣更能抵抗子彈,并使風電葉片更輕更強韌,能夠承受高風速的壓力。(來源:互聯網)
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