کامپوزیت چیست؟

 طبق تعریف انجمن متالورژی آمریکا: به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد، کامپوزیت گفته می‌شود. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده‌است. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می‌گردد. به طور کلی تقویت کننده می‌تواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد.

FRP چیست؟

 FRP نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش می باشد بخش اول فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله بخش دوم یعنی ماتریس رزین از جنس پلیمر احاطه شده‌اند.

فیبرهای تشکیل دهنده می توانند در یک راستا یا دو راستای عمود برهم قرار داشته باشند. به طور کلی FRP ها به دو شکل وجود دارند: 1- ورقه های FRP   2- پروفیل ها و میلگردهای FRP

رفتار ورقه های FRP به صورت ارتوتروپیک یا شبه ایزوتروپیک بوده یعنی مدول الا ستیسیته آن در جهت قرارگیری فیبر با جهت عمود برآن متفاوت است. به طور کلی FRP را براساس فیبر تشکیل دهنده آن به چندین دسته تقسیم می کنند که 3 نوع آن کاربرد بیشتری دارد:

1- CFRP  با الیاف از جنس کربن

2- GFRP  با الیاف از جنس شیشه

 3- AFRP  با الیاف از جنس آرامید

فایبر ممکن است از شیشه، کربن، آرامید و یا وینیلون باشد که دراینصورت محصولات کامپوزیت مربوطه به ترتیب به نامهای GFRP، CFRP،AFRP و VFRP شناخته می‌شود.

الیاف کربن در دو دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

1- الیاف کربنی از نوع PAN در سه نوع مختلف هستند نوع اول که تردترین آنها با بالاترین مدول الاستیسیته محسوب می‌شود. نوع دوم که مقاوم‌ترین الیاف کربن است و نهایتاً نوع سوم که نرمترین نوع الیاف کربنی با مقاومتی بین نوع اول و  دوم می‌باشد.

2- الیاف با اساس قیری(Pitch-based) که اساساً از تقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند. این الیاف از الیافPAN ارزان‌تر بوده و مقاومت و مدول الاستیسیته کمتری نسبت به آنها دارند.

لازم به ذکر است که الیاف کربن مقاومت بسیار خوبی در مقابل محیط های قلیایی و اسیدی داشته و در شرایط سخت محیطی از نظر شیمیایی کاملاً پایدار هستند.

الیاف آرامید

آرامید،یک کلمه اختصاری از آروماتیک پلی‌آمید استآرامیداساساً الیاف ساخته دست ‌بشر است که برای اولین بار توسط شرکت DuPont در آلمان تحت نام کولار (Kevlar) تولید شد.‌‌چهار‌نوع کولار وجود دارد که از بین آنها کولار 49 برای مسلح کردن بتن، طراحی و تولید شده است.

رزین

رزین اصولاً به عنوان یک محیط چسباننده عمل می‌کند، که فایبرها را در کنار یکدیگر نگاه می‌دارد. با این وجود، ماتریس‌های با مقاومت کم به صورت چشمگیر بر خواص مکانیکی کامپوزیت نظیر مدول الاستیسیته و مقاومت نهایی آن اثر نمی‌گذارند. ماتریس (رزین) را می‌توان از مخلوط‌های ترموست و یا ترموپلاستیک انتخاب کرد. ماتریس‌های ترموست با اعمال حرارت سخت شده و دیگر به حالت مایع یا روان در نمی‌آیند؛ در حالیکه رزین‌های ترموپلاستیک را می‌توان با اعمال حرارت، مایع نموده و با اعمال برودت به حالت جامد درآورد. به عنوان رزین‌های ترموست می‌توان از پلی‌استر، وینیل‌استر و اپوکسی، و به عنوان رزین‌های ترموپلاستیک از پلی‌وینیل کلرید (PVC)، پلی‌اتیلن و پلی پروپیلن (PP)، نام برد.

مزایای محصولات کامپوزیتی

- نسبت استحكام و مدول به وزن بسيار عالی

- مقاومت به ضربه عالی

- مقاومت در برابر شكست ناشی از خزش

- مقاومت خستگی خوب

- عدم حساسيت به شكاف يا ترك

- مقاومت بالا در مقابل اسيدها و بازها

- خواص خوب اتلاف انرژی ارتعاشی

- خواص دی الكتريك عالی نسبت به شيشه

- خواص خود خاموش كنی با نشر دود كم

- امكان استفاده مداوم تا دمای حدود 180 درجه سانتی گراد

- جرم مخصوص پايين

- مدول کششی بالا

- استحکام کششی بالا

- مقاومت ضربه بالا

- کاهنده دامنه نوسان در ارتعاشات