کامپوزیت

کامپوزیت های زیست تخریب پذیر امروزه با توجه به حفظ محیط زیست از اهمیت فراوانی برخوردار است. یکی از مواد تولیدی کامپوزیت های زیست تخریب پذیر، پلاستیک می باشد، که در مقاله منظور از پلاستیک زیست تخریب پذیر چیست؟ به فواید زیست تخریب پذیر بودن پلاستیک ها پرداخته شد.

امروزه با پيشرفت تكنولوژي و ساخت مواد مصنوعي و آلياژهاي فلزي، استفاده از مواد طبيعي در كامپوزيت‌ها كاهش يافته و مواد ديگري مثل الياف شيشه و نايلون جايگزين آن شده است. كامپوزيت­هاي زمينه پليمري گسترش قابل ملاحظه­اي در صنايع، خصوصا صنعت خودرو يافته­اند. اما يكي از مشكلاتي كه ممكن است آنها را تهديد كند، بحث عدم سازگاري آنها با محيط زيست است. البته پليمرهاي گرمانرم مشكل كمتري دارند، چون قابل بازيافت مي­باشند؛ ولي اين پليمرها نيز بعد از چند بار بازيافت دچار افت خواص مي­گردند. ميزان پلاستيك‌هاي تجاري مصرف شده همچون PE، PVC، PS، PP و غيره در كشور ايران، در سال 1365 حدود 220 هزار تن بوده و هم اكنون اين رقم از مرز 1 ميليون تن فراتر رفته است. از اين ميزان هر ساله حدود 50-30 درصد ضايعات وارد پسماندها و زباله‌ها مي‌شود كه…

مقاله روشهای ساخت كامپوزيت ها-بخش دوم در ادامه روش های ساخت کامپوزیت ها از مقاله قبلی به دو روش دیگر از روشهای ساخت كامپوزيت ها پرداخته خواهد شد. شما دوستان می توانید روشهای ساخت كامپوزيت ها-بخش اول را اینجا بخوانید.   ساخت قطعات با پيش آغشته ها و اتوکلاو استفاده از پیش آغشته ها و اتوکلاو استفاده از پیش آغشته ها و اتوکلاو یکی دیگر از روش های ساخت کامپوزیت ها می باشند. پارچه ها و الياف توسط توليد كنندگان مواد اوليه ، تحت دما و فشار يا توسط حلال ، با رزين پيش فعال شده ، پيش آغشته مي شوند. ماده فعال كننده به طور عمده در دماي محيط غير فعال است و لذا از وقتيكه مواد سرمازدايي شوند ( از يخچال خارج شوند) عمر مفيدي كه به مواد مي دهد براي چند هفته يا چند ماه خواهد بود. بنابراين براي نگهداري طولاني مدت اين گونه مواد مي بايست به صورت منجمد نگهداري شوند. رزين در دماي محيط معمولا نزديك به حالت جامد بوده و مواد پيش آغشته شده مثل حالت نوار چسب قدري چسبناك هستند. تقويت كننده هاي تك جهته، الياف صاف و مستقيم را از روي دوك گرفته كه اين الياف تنها به كمك رزين در كنار هم نگه داشته شده ان…

روشهای ساخت کامپوزیت ها با توجه مواد مختلف و نوع ساخت آن ها متفاوت می باشد. با يك نگاه كلي به مواد كامپوزيت، متوجه مي شويم مواد اوليه آنها شامل محدوه گسترده اي از انواع رزين ها، الياف و مغزی ها مي باشند كه هر كدام داراي خواص ويژه اي از قبيل استحكام، سفتی، چقرمگي، مقاومت حرارتي، قيمت، سرعت توليد و غيره هستند. با اين وجود، خواص نهايي كه قطعه چند سازه اي توليد شده از اين مواد متنوع، نه تنها تابعي از خواص ويژه مواد اوليه (بستر رزين ، الياف و مغزي ها در سازه هاي ساندويچي) است، بلكه به شيوه طراحي، نحوه بكارگيري، قرار گرفتن در درون سازه و فرآيند توليد نيز وابسته است. در اين مقاله روش هاي متداول روشهای ساخت کامپوزیت ها و توليد قطعات كامپوزيت توضيح داده مي شود. قالبگيری به روش دستی يا لايه گذاري دستی معرفی روش قالبگيري به روش دستی قالبگيري به روش دستي متداول ترين روش توليد قطعات در صنعت كامپوزيت مي باشد. معمولا از اين روش براي ساخت قطعات با تعداد كم استفاده مي شود. با اين وجود موارد موفقي نيز بوده است كه از اين روش براي توليد قطعات با تعداد بالا نيز استفاده گرديده است. اين روش تنها روش…

كارايی و خواص كامپوزيت ها در چیست؟ ما باید بدانيم كامپوزيت ماده اي نيست كه فقط از اختلاط فيزيكي دو يا چند ماده بوجود آمده باشد بلكه نكته اينست كه اين ماده جديد، ويژگي هاي بهتري از هر يك از اجزاء متشكله خود دارد. اين شايد مهمترين انگيزه ساخت كامپوزيت ها باشد. انواع کامپوزیت ها با توجه به روش های ساخت و تولید کامپوزیت ها می توانند دارای عملکرد، کارایی و خواص متفاوتی باشند. مثلا روش پالتروژن به عنوان روشی برای تولید پیوسته قطعات می باشد که می تواند دارای خواص مکانیکی عالی باشد. روش آر تی ام - RTM یکی دیگر از روش های ساخت کامپوزیت ها می باشد. این روش يک فرايند قالب­ بسته کم فشار است که از طريق آن با بکارگيري پليمرهاي مايع گرماسخت تقويت شده با انواع گوناگون الياف، قطعه­ اي با کيفيت سطح و دقت ابعادي بالا توليد مي­ شود. كارايی و خواص كامپوزيت ها و خواصي را كه مي توان به وسيله بهم آميختن مواد (كامپوزيت) بهبود بخشيد، عبارتند از: مقاومت سختي مقاومت در برابر خوردگي جذابيت ظاهري وزن مقاومت در مقابل خستگي انبساط يا انقباض ناشي از تغييرات درجه حرارت عايق حرارتي بودن عا…

کامپوزیت طبیعی و کاربرد آنها در کشورهای مختلف، به کارخانه رولز رويس در سال 1916 برمی گردد. کشورهای استفاده کننده کامپوزیت های طبیعی هند، آمریکا و در کشورهای اورپایی رواج یافت و سپس به کشورهای دیگر گسترش یافت. كامپوزيت هاي طبيعی یا کامپوزيت‌هاي سبز دارای فاز زمينه و تقويت کننده، از موادي که در طبيعت تجزيه مي‌شوند و در اصطلاح به این مورد زیست تخریب پذیر گفته می شود. کامپوزيت چيست؟ معمولا يک ماده کامپوزيت را به صورت يک مخلوط فيزيکي در مقياس ماکروسکوپيک از دو يا چند ماده مختلف تعريف مي­کنند که اين مواد خصوصيات فيزيکي و شيميايي خودرا حفظ کرده و مرز مشخصي را با يکديگر تشکيل مي دهند (شکل 1).

شکل 1: مواد تشکیل دهنده کامپوزیت

دسته‌بندي کامپوزيت‌ها به طور کلي کامپوزيت­ ها در چهار دسته زير تقسيم­بندي مي­شوند که هر کدام نيز داراي زير مجموعه­هايي مي شوند که در زيزر نشان داده شده است: الف) دسته‌بندي کامپوزيت‌ها از ديدگاه زيستي کامپوزيت‌هاي طبيعي، مانند استخوان، ماهيچه، چوب و ... کامپوزيت‌هاي مصنوعي (مهندسي) ب) دسته‌بندي کامپوزيت‌هاي مهندسي از لحاظ …

تکنولوژی تولید پالتروژن منحنی   کامپوزیت و روش های تولید آن در روزهای اولیه تولید کامپوزیت، مواد برای ساخت قطعات پلاستیکی / کامپوزیت تقویت شده با الیاف، به صورت قالبی با دست گذاشته شدند، لایه گذاری دستی در صنایع هنوز هم رایج است. اما فرآیندهای خودکار به خصوص پالتروژن، رشته پیچی، automated tape layup (ATL) و ... در طول راه برای جایگزینی یا ساده سازی عملیات دستی توسعه یافته اند. (بیشتر…)

مقاله نقش عملگرهای مختلف در سازه های مورفینگ مقدمه سازه های مورفینگ(سازه های هوشمند) به سازه هایی اطلاق می شود که قادر اند شکل و هندسه خود را با توجه به شرایط مختلف تغییر دهند و از این طریق سبب افزایش عملکرد سازه ها شوند. امروزه استفاده از این سازه ها که به آن ها سازه های هوشمند نیز اطلاق می شوند در کاربردهای مختلف، مورد علاقه طراحان قرار گرفته است. افزایش قدرت مانور هواپیماها و نیز روند روبه توسعه سفینه ها و ماهواره های فضایی از جمله دلایل افزایش تمایل به استفاده از این سازه ها می باشد. در ادامه بحث با مثال هایی به سازه های مورفینگ با استفاده از عملگرهای مختلف اشاره خواهد شد. (بیشتر…)

چوب پلاستیک از کامپوزیت های طبیعی می باشد که از دو جزء کلی پلیمرها یا رزین های ترموپلاستیک و چوب تشکیل شده است. سابقه استفاده از چوب به عنوان مواد پرکننده به حدود 90 سال گذشته مربوط می شود. بیشتر این چوب پلاستیک ها در آن زمان روی مواد ترموست همانند رزین های فنل و فرمالدهید بود و در اواخر 1960 از رزین های ترموپلاستیک استفاده شد و در سال 1990 اکثر چوب پلاستیک ها را از رزین های ترموپلاستیک درست می کردند. امروزه بعد از گذشت این دوران آماده سازی، ترکیب چوب و پلاستیک مورد توجه خاصی قرار گرفته است. با قطع یک درخت حدود 50% از آن درخت استفاده می شود و بقیه به صورت ضایعات هستند با این ضایعات می توان کامپوزیتی تولید نمود که در فضای باز عمر مفیدی حدود 20 سال دارد و این کامپوزیت ها قابل بازیافت هستند و به محیط زیست آسیبی نمی رسانند. چوب در این نوع کامپوزیت ها حدود 20-60% وجود دارد. در حین فرایند باید پلیمری استفاده شود که دمای ذوبی کمتر از تجزیه چوب داشته باشد. افزودنی هایی برای تولید چوب پلاستیک استفاده می کنند تا بهبود فرایند مثل(روان کننده، آنتی اکسیدان ها و جاذب اسید) و افزایش دهنده و…

پالتروژن و مشکلات آن در حین تولید، وابسته به قالب و ابزارهای مورد استفاده می باشد. در این مقاله کلا فرایند پالتروژن را مورد بررسی قرار خواهیم داد. یکی از فرایندهای تولید پیوسته کامپوزیت است که جهت ساخت قطعات با خواص مکانیکی بالا و کامپوزیت هایی که بتوانند با مواد رایج مواد رایج سنتی و مهندسی قابل رقابت باشند، طراحی شده است. این فرایند جهت تولید قطعاتی با کسر حجمی بالای الیاف طراحی شده است که در آن الیاف بیشتر در جهت طولی قطعه قرار می گیرند اگرچه میتوان با استفاده از بافت مناسب الیاف، در جهت عرضی هم الیاف داشت اما عمدتاً خواص اصلی در جهت طولی است (شکل 1).

شکل 1: پالتروژن ترموست

نحوه اجرای فرایند پالتروژن بطوریکه در شکل نیز مشاهده می شود الیاف از قفسه الیاف به حمام رزین وارد و بعد از عبور از پیش شکل دهنده ها وارد قالب می شود و در مرحله آخر بعد از سیستم کشنده توسط سیستم برش به اندازه ای دلخواه پروفیل های تولید شده برش می خورند. توسعه عمده این فرایند ابتدا در امریکا انجام شده است و اولین اختراع در این زمینه در سال 1946 در خصوص تولید میله ماهیگ…

كامپوزيت هاي طبيعی چیست ؟ كامپوزيت هاي طبيعی یا کامپوزيت‌هاي سبز دارای فاز زمينه و تقويت کننده، از موادي که در طبيعت تجزيه مي‌شوند و در اصطلاح به این مورد زیست تخریب پذیر گفته می شود. کامپوزيت چيست؟ معمولا يک ماده کامپوزيت را به صورت يک مخلوط فيزيکي در مقياس ماکروسکوپيک از دو يا چند ماده مختلف تعريف مي­کنند که اين مواد خصوصيات فيزيکي و شيميايي خودرا حفظ کرده و مرز مشخصي را با يکديگر تشکيل مي دهند (شکل 1).

شکل 1: مواد تشکیل دهنده کامپوزیت

دسته‌بندي کامپوزيت‌ها به طور کلي کامپوزيت­ ها در چهار دسته زير تقسيم­بندي مي­شوند که هر کدام نيز داراي زير مجموعه­هايي مي شوند که در زيزر نشان داده شده است: الف) دسته‌بندي کامپوزيت‌ها از ديدگاه زيستي کامپوزيت‌هاي طبيعي، مانند استخوان، ماهيچه، چوب و ... کامپوزيت‌هاي مصنوعي (مهندسي) ب) دسته‌بندي کامپوزيت‌هاي مهندسي از لحاظ فاز زمينه کامپوزيت‌هاي با زمينه سراميک CMC کامپوزيت‌هاي با زمينه پليمري PMC کامپوزيت‌هاي با زمينه فلزي MMC ج) دسته‌بندي کامپوزيت‌هاي مهندسي…

مقاله پلیمرها و الیاف طبیعی پلیمرهای گیاهی   كار روي پليمرهاي گياهي در جهان از سال ١٩٧٠ و در زمان بحران نفت آغاز شد، در آن زمان كشورهاي پيشرفته به فكر استفاده از موادي براي بسته بندي افتادند كه وابسته به نفت و مشتقات آن نباشد، بنابراين پليمرهاي گياهي ساخته شده با تركيباتي مانند سيب زميني، ذرت و گندم مورد آزمايش قرار گرفت اين پليمرهاي هيدروكربني داراي خواص ضعيف پليمري است كه با تغيير و اصلاح آن ها مي توان به ويژگي هاي پليمرهاي نفتي رسيد. در حال حاضر در آمريكا تمام رستوران هاي زنجيره اي معروف از ظروف بسته بندي گياهي استفاده مي كنند. بخش عمده كشورهاي اروپايي نيز ظروف يك بار مصرف گياهي را جايگزين ظروف بسته بندي حاصل از مشتقات نفتي كرده اند. شكل و ظاهر اين ظروف كاملا مشابه ظروف پلاستيكي است با اين تفاوت كه زيست تخريب پذير است. (بیشتر…)

مقاله کامپوزیت ها، راه کاری برای ساختمان سازی با عملکرد بالا ساخت و ساز سبز(استفاده از مواد طبیعی) چیست؟ ساخت و ساز سبز، ساخته شده از کامپوزیت های با زمینه پلاستیکی، چه برای پروژه های در حال ساخت و چه پروژه های نوسازی دارای ویژگی هایی می باشند که عبارتند از: دوام بالا وزن سبک مقاومت بالا در برابر خوردگی استحکام بالا و نیاز به تعمیر و نگهداری کم می باشد. (بیشتر…)

مقاله پیزو فیلم ها   مقدمه تاریخچه کشف پیزوالکتریک ها به سال 1880میلادی بر می گردد. اصطلاح پیزوالکتریک به دسته ای از مواد اطلاق می شود که اعمال فشار به آن ها سبب به وجود آمدن اختلاف ولتاژ در این مواد می شود. مواد پیزو الکتریک همچنین این قابلیت را دارند که هنگام قرار گرفتن در معرض میدان الکتریی شکل خود را تغییر دهند و می توان از آن ها پاسخ مکانیکی دریافت کرد. (بیشتر…)

مقاله بتن و نقش الیاف تقویتی در آن   مقدمه: استفاده از الیاف به منظور تقویت بتن از اوایل دهه 1960 میلادی شروع شده است. علت اصلی مصرف الیاف در بتن رفتار ضعیف بتن در كشش و خمش، چقرمگی پایین و وجود ترك های ریز در آن است. لذا بهبود تکنولوژی "بتن الیافی" نمونة دیگری از کاربرد الیاف تقویتی (پلیمرها و کامپوزیت‌ها) به‌عنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساخت‌وساز می‌باشد. (بیشتر…)

پلیمرهای هوشمند و اولین پلیمر حافظه دار در کمپانی شیمی CFD فرانسه در سال 1984 با نام تجاری پلی نوربورن (Polynorbornene) تولید شد. اثر حافظه داری جز خواص ذاتی پلیمرها برشمرده نمی شود، بلکه مجموعه ای از ساختار و مورفولوژی پلیمر به همراه فرایند های خاصی سبب ایجاد این اثر می گردد. این پدیده شامل فرایند برنامه ریزی و بازیابی می باشد. در شکل 1 مراحل بازیابی و برنامه ریزی نشان داده شده است.

شکل 1: تصویر شماتیک اثر حافظه داری یکطرفه در پلیمرها

نحوه ایجاد و ساخت پلیمرهای هوشمند در پلیمرهای حافظه دار ابتدا از طریق فرایندهای مرسوم، شکل دائمی در پلیمر ایجاد می شود و سپس در مرحله دیگر که به آن مرحله بازیابی گفته می شود نمونه پلیمری تحت تغییر شکل قرار می گیرد و شکل موقت خود را بدست می آورد. با بکارگیری یک محرک خارجی مثل نور، حرارت، میدان الکتریکی و یا مغناطیسی، پلیمر به شکل اصلی خود تبدیل می گردد. به عبارت دیگر شکل دائمی توسط فرایند برنامه ریزی به شکل موقت تبدیل و با اعمال محرک خارجی مانند حرارت تا دمای بالاتر از دمای انتقال نمونه به شکل اولیه خود باز می…

مقاله روش های تولید قطعات کامپوزیتی از الیاف هیبریدی مقدمه: در فرآیند ساخت قطعات کامپوزیتی، مطالعه بر روی رزین های ترموپلاستیک از سال ۱۹۸۰ بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مواد مورد استفاده در تولید کامپوزیت های با ماتریس ترموپلاستیک الیاف هیبریدی می باشد. در این مقاله به روش های تولید کامپوزیت از الیاف هیبریدی پرداخته خواهد شد. (بیشتر…)

انواع کامپوزیت ها و طبقه بندی آنها را می توان هم براساس بستر یا زمینه تولیدی کامپوزیت ها و همچنین براساس نوع الیاف، بافت الیاف و نوع مواد به کار رفته در کامپوزیت دسته بندی کرد. دسته بندی انواع رایج کامپوزیت در صنعت عبارتند از، کامپوزیت های زمینه پلیمری، زمینه فلزی و زمینه سرامیکی خواهیم پرداخت. 

مقدمه

كامپوزيت ها در ابتدايي ترين شكل خود، سازه هايي هستند كه از به هم پيوستن حداقل دو عنصر تشكيل يافته اند كه خواصي متفاوت از اجزاي تشكيل دهنده خود را دارا مي باشند. در عمل، اكثر سازه ها شامل توده اي از مواد بنام بستر (ماتريس) در كنار نوعي تقويت كننده مي باشند كه بخش تقويت كننده اساسا براي افزايش استحكام و سفتي، به ماتريس اضافه مي شود . تقويت كننده هاي فوق ، معمولا به شكل الياف بكار برده مي شوند (شکل 1).

 

شکل 1: فازهای تشکیل دهنده کامپوزیت

 

تعريف دیگری از كامپوزيت و قدمت آن

هر جسمي كه از اختلاط فيزيكي و ماكروسكوپيك دو يا چند ماده متمايز، بمنظور توليد يك سيستم چندفازي با خواص فيزيكي متفاوت از مواد اولي…

مقاله سازه های مورفینگ(سازه های هوشمند) مقدمه سازه های مورفینگ(سازه های هوشمند) به سازه هایی اطلاق می شود که قادر اند شکل و هندسه خود را با توجه به شرایط مختلف تغییر دهند و از این طریق سبب افزایش عملکرد سازه ها شوند. امروزه استفاده از این سازه ها که به آن ها سازه های هوشمند نیز اطلاق می شوند در کاربردهای مختلف، مورد علاقه طراحان قرار گرفته است. افزایش قدرت مانور هواپیماها و نیز روند روبه توسعه سفینه ها و ماهواره های فضایی از جمله دلایل افزایش تمایل به استفاده از این سازه ها می باشد. یکی از مشخصات قابل توجه پرندگان توانایی آنها در انطباق هندسه بال هایشان با توجه به شرایط مختلف پرواز می باشد. این قابلیت سبب افزایش عملکرد پرندگان می شود و کمک می کند که به آسانی بتوانند مراحلی مانند اوج گرفتن، تغییر جهت پرواز را و تغییر سرعت را به بهترین صورت کنترل کنند. تصویر 1 نشان دهنده چگونگی تغییرات هندسه بال پرندگان و تغییر سرعت آن ها می باشد. (بیشتر…)