Fordele og ulemper ved polymerkompositter

Polymerkompositter består af fibre, der er indlejret i en elastisk plastmatrix. Fiberen tilvejebringer styrken eller forstærkningen for kompositmaterialet, og matricen tilvejebringer understøtningen. Sammensatte materialer forekommer i naturen. Træ er en naturlig sammensat bestående af cellulose som fiber og lignin som matrixen. Polymerkompositter er lette og modstår varme og korrosion bedre end konventionelle plastmaterialer eller naturlige kompositter. De blev først udviklet i 1940'erne til militære og luftfartssystemer.

Fiber

Glas og naturlige fibre som halm, jute og hamp har tilvejebragt forstærkning af matrixmaterialer siden oldtiden. De første polymerkompositter, der blev udviklet i 1940'erne, brugte glas- og carbonfibre. Borpulver, boritrid og polyaramidfibre som Kevlar anvendes som forstærkning til højtydende materialer som flyskrog. Bor og polyaramider danner langkædede molekylære strukturer, der giver fiberstyrken.

Matrix

Termosæt og termoplast er matrixmaterialer. Termosæt er plast, der er irreversibelt, når det kemisk hærdes eller vulkaniseres. Eksempler er epoxyharpiks og vulkaniseret gummi. Disse materialer har en høj varmebestandighed. Termoplast er materialer, der flyder ved opvarmning og sættes som glas ved afkøling. Celluloider, akryl og polyestere er eksempler.

Styrke

Naturmaterialer er orthotropiske, hvilket betyder, at de er stærkere i en retning end en anden. Polymerkompositter kan fremstilles til at være isotrope - besidder lige styrke i alle retninger - eller ortotropiske. Høj trækstyrke er den vigtigste fordel ved en polymerkomposit. Polyaramidfibre er fem gange stærkere end stål på vægtbasis. Deres ulempe er, at de har en lav trykstyrke og kan bryde let.

Vægt og modstandsdygtighed

Polymer kompositter er lette materialer, der giver en fordel for flyskrog og cykelkarosseri. Militære og tunge godskøretøjer bruger kompositter i både karosseri- og motor- og transmissionssystemer. Massetransportsystemer i tog, metroer og busser bruger kompositter til lofter, vægge, gulve og siddepladser. Polymerkompositter har en høj modstand mod kemisk korrosion og ridser. Deres modstandsdygtighed over for havvand og rust er en fordel, når de anvendes i både eller anden produktion af skibsfart.

Materialegenskaber

Der er en begrænset forståelse af polymerkompositternes materialegenskaber på en mikro- og molekylær niveau. Harpiksen skal omslutte fiberen helt inden for kompositmaterialet. Hvis ikke, reduceres materialets styrke. Kompositens mikromekaniske egenskaber ved grænsefladen mellem harpiks og fiber forstås heller ikke.

Kostprisen for polymerkompositter kan opveje mange af deres fordele. Avancerede materialer kræver dyre design og forarbejdningsprocedurer. Virksomhedspersonale har brug for ekstra træning for at producere dem. Produktionsprocessen kan kræve ekstra sundheds- og miljømæssige garantier. Materialets særlige egenskaber skal retfærdiggøre omkostningerne ved deres design og produktion.