Komposiittiset

Komposiittiset materiaalit ovat yhdistelmiä, joissa kaksi tai useampi aine toimii yhdessä saavuttaen ominaisuuksia, joita yksittäinen aine ei tarjoa. Tyypillisesti rakenne muodostuu matriisista ja vahvikkeesta. Matriisi on usein polymeeri, mutta sitä voidaan käyttää myös metallina tai keraamina. Vahvistus koostuu kuituvahvisteista, kuten lasi-, hiili- tai aramidikuiduista. Kun vahvistus on sidoksissa matriisiin, saavutetaan suurempi lujuus, jäykkyys ja kestävyys sekä mahdollisuus suunnitella ominaisuuksia kuorman mukaan.

Komposiitit jaetaan yleisesti kolmeen pääluokkaan: polymeri-matriisikomposiitit (PMC), metallimatriisikompositit (MMC) ja keraamimatriisikomposiitit (CMC). PMC:t ovat yleisimpiä käytössä, ja niissä vahvistus on kuitua polymeerimatriisilla; esimerkkejä ovat lasi- ja hiilikuituvahvisteiset muovikomposiitit kuten GFRP ja CFRP.

Ominaisuudet ovat usein anisotropisia ja riippuvat vahvikkeen suunnasta sekä matriisista. Komposiitit tarjoavat korkean ominaislujuuden ja jäykkyyden sekä mahdollisuuden keventää rakenteita. Kosteus- ja UV-kestävyys vaihtelee matriisistä; jotkut polymeerit menettävät ominaisuuksiaan pitkäaikaisessa altistuksessa kosteudelle tai UV-säteilylle.

Valmistusmenetelmät vaihtelevat. Yleisimmät ovat laminointi ja käsin asennus sekä teolliset menetelmät kuten infuusio (vacuum infusion), resin transfer molding (RTM), filament winding ja pultruusio. Näillä menetelmillä valmistetaan sekä levyjä että monimutkaisia osia.

Sovellukset kattavat ilmailun, autoteollisuuden, urheilu- ja vapaa-ajan tuotteet sekä tuulivoima- ja rakennussektorin osat. Haasteina ovat kustannukset, valmistusnopeus sekä kierrätys ja elinkaaren hallinta, mutta jatkuva tutkimus parantaa kestävyyttä ja kierrätettävyyttä.