Komposiittia

Komposiitti, tai komposiittimateriaali, on kahden tai useamman erilaisen aineen yhdistelmä, jonka tarkoituksena on parantaa ominaisuuksia kuten keveyttä, lujuutta tai lämpötilan kestävyyttä verrattuna yksittäisiin materiaaleihin. Yleensä kyse on yhdistelmästä, jossa vahvike antaa lujuuden ja jäykkyyden, ja matriisi sitoo vahvikkeen sekä antaa muodon ja suojaa kulumiselta.

Pääkomponentit ovat matriisi ja vahvike. Matriisi sitoo vahvikkeen, siirtää kuormituksen ja antaa muodon sekä suojan. Vahvike puolestaan tuottaa suurimman osan lujuudesta ja jäykkyydestä. Komposiitit jaetaan usein matriisinsa mukaan: polymeeriset (esim. epoksi-, polyesteri- ja polyuretaanimatriisit), keraamiset sekä metalli-matriisiset. Vahvikkeina käytetään kuituja kuten lasikuitua, hiilikuitua tai aramidikuituja sekä partikkeleita tai rakenteellisia vahvikkeita.

Valmistusmenetelmät vaihtelevat; tyypillisiä ovat laminaattilaminaatit, prepreg-tekniikka, resin transfer molding (RTM) sekä autoklaavikäsittely, sekä erilaiset kuiduvahvikkeiden kiinnitys- ja muotoilutavat kuten filament winding.

Ominaisuudet ja sovellukset: komposiitit voivat tarjota korkean vahvuuden ja jäykkyyden kevyellä painolla sekä hyvän kulutuksen- ja korroosionkestävyyden. Ne ovat usein anisotrooppisia, eli ominaisuudet riippuvat kuitujen suunnasta. Käyttökohteita ovat ilmailu, autoteollisuus, rakennus, tuulivoima ja urheiluvarusteet.

Haasteet ja ympäristö: kierrätys ja loppukäyttö voivat olla haasteellisia, koska matriisi ja vahvikkeet voivat olla erikokoisia ja erilailla kierrätettäviä. Siksi kehitetään erilaisia kierrätysmenetelmiä sekä huomioidaan elinkaari suunnittelussa. Kustannukset ja valmistuksen monimutkaisuus voivat rajoittaa käyttöö.

Historia: modernit komposiitit kehittyivät 1900-luvulla; lasikuitukomposiitit yleistyivät 1930-luvulla ja hiilikuitukomposiitit 1960-luvulla, minkä jälkeen niiden käyttö on laajentunut moniin teollisuudenaloihin.