История пластических композиционных материалов
Когда два или более разных материала объединяются, в результате получается композитный материал.Первое использование композитных материалов относится к 1500 году до нашей эры, когда ранние египтяне и месопотамские поселенцы смешивали глину и солому для создания прочных и долговечных зданий.Солома продолжает служить армированием древних композитных изделий, включая керамику и корабли.
Позже, в 1200 году нашей эры, монголы изобрели первый составной лук.
Используя сочетание дерева, костей и «животного клея», лук обматывают берестой.Эти луки мощные и точные.Сложный монгольский лук помог обеспечить военное господство Чингисхана.
Рождение «Эры пластика»
Когда ученые разработали пластмассы, началась современная эра композитных материалов.До этого единственным источником клеев и клеев были натуральные смолы растений и животных.В начале 20 века были разработаны такие пластмассы, как винил, полистирол, фенол и полиэстер.Эти новые синтетические материалы превосходят отдельные смолы, полученные из природы.
Однако пластик сам по себе не может обеспечить достаточную прочность для некоторых конструкционных применений.Армирование необходимо для придания дополнительной прочности и жесткости.
В 1935 году компания Owens Corning (Оуэнс Корнинг) представила первое стекловолокно — стекловолокно.Сочетание стекловолокна и пластикового полимера создает очень прочную и при этом легкую конструкцию.
Это начало индустрии армированных волокном полимеров (FRP).
Вторая мировая война: продвижение инноваций в области композитных материалов
Многие из величайших достижений в области композитных материалов стали результатом требований военного времени.Подобно тому, как монголы разработали блочные луки, Вторая мировая война перевела производство стеклопластика из лаборатории в реальное производство.
Применение легких военных самолетов требует альтернативных материалов.Инженеры быстро осознали и другие преимущества композитных материалов, помимо легкости и прочности.Например, было обнаружено, что композитный материал из стекловолокна прозрачен для радиочастот, и вскоре этот материал стал пригоден для укрытия электронного радиолокационного оборудования (радомов).
Адаптация к композитным материалам: от «космической эры» к «повседневности»
В конце Второй мировой войны небольшая нишевая промышленность композитов находилась в полном расцвете.В условиях снижения спроса на продукцию военного назначения небольшое количество новаторов в области композитных материалов сейчас работают над внедрением композитных материалов на другие рынки.Корабль — очевидный продукт, приносящий пользу.Первый композитный коммерческий корпус был спущен на воду в 1946 году.
В это время Брандта Голдсуорси часто называют «дедушкой композитов», он разработал множество новых производственных процессов и продуктов, в том числе первую доску для серфинга из стекловолокна, которая произвела революцию в этом виде спорта.
Голдсуорси также изобрел производственный процесс, называемый пултрузией, который позволяет создавать надежные и прочные изделия, армированные стекловолокном.Сегодня продукция, производимая в результате этого процесса, включает в себя лестничные направляющие, ручки для инструментов, трубы, древки стрел, броню, полы поездов и медицинское оборудование.
Непрерывный прогресс в области композитных материалов
Индустрия композитных материалов начала развиваться в 1970-х годах.Разработать более качественные пластичные смолы и улучшенные армирующие волокна.Разработан вид арамидного волокна под названием кевлар, который стал первым выбором для бронежилетов из-за его высокой прочности на разрыв, высокой плотности и легкого веса.В это время также было разработано углеродное волокно;он все чаще заменяет детали, ранее изготовленные из стали.
Индустрия композитов все еще развивается, и большая часть роста в основном основана на возобновляемых источниках энергии.В частности, лопасти ветряных турбин продолжают накладывать ограничения на размеры и требуют современных композитных материалов.
Время публикации: 21 апреля 2021 г.