Kuituyhdisteiset

Kuituyhdisteiset ovat materiaaleja, joilla on kaksi tai useampi erillinen ainesosa: kuituvahvistus ja matriisi. Kuituvahvistus antaa suurimman lujuuden ja jäykkyyden, kun taas matriisi sitoo kuidut yhteen, välittää kuormituksen ja antaa muodon sekä suojaa kosteudelta ja kulumiselta. Kuituja käytetään usein lasi-, hiili-, aramiidi- tai luonnonkuituina, ja matriisina voi olla polymeerinen (esim. epoksi- tai polyesterimatriisi, termoplastiset polymeerit), kerami- tai metallinen.

Kuituyhdisteiset ovat kevyitä mutta vahvoja, ja niille on tyypillistä korkea lujuus- ja jäykkyys-painosuhde sekä hyvä väsymiskestävyys. Ne ovat kuitenkin anisotropisia, eli ominaisuudet riippuvat kuitujen suunnasta. Kosteus, lämpötila ja mikroskoossa tapahtuvat muutokset voivat vaikuttaa ominaisuuksiin, erityisesti polymeerimatriisin kosteudenkestävyyteen.

Valmistuksessa käytetään lukuisia prosesseja; yleisimpiä ovat laminaatio, ruiskuvalu- tai resin transfer molding (RTM), VARTM- eli vacuum-assisted RTM sekä pultruusio. Valinta riippuu käyttökohteesta, halutusta ominaisuusprofiilista ja tuotantomääristä. Yleisiä sovelluksia ovat ilmailu- ja autoteollisuus, rakennus- ja urheiluvälineet sekä energiasektorin rakenteet. Esimerkkejä ovat lasi- ja hiilikuituvahvisteiset polymerimateriaalit (GFRP, CFRP).

Kuituyhdisteisten tutkimus ja kehitys on ollut vilkasta toisen maailmansodan jälkeen, ja nykyään korostuvat kestävät materiaalit, kierrätettävyys sekä kiertotalouden huomioiminen sekä tuotannossa että käytössä.