Polymeerikomposiitteja

Polymeerikomposiitit ovat materiaaleja, joissa polymerinen matriisi sitoo vahvistimen, usein kuituja tai hiukkasia, muodostaen kevyen ja kestävän rakenteen. Matriisi kantaa kuormaa ja vaikuttaa iskunkestävyyteen sekä lämpötilavaihteluihin, kun taas vahvistin parantaa jäykkyyttä, lujuutta ja väsymiskestävyyttä. Vahvistimina käytetään yleisesti lasi-, hiili- tai aramidikuitua sekä erilaisia hiukkas- ja nano-vahvistimia. Täyteaineet ja lisäaineet voivat muuttaa kosteudenkestoa, palonkestävyyttä ja lämpöjohtavuutta.

Matriisityypit jakautuvat kahteen pääryhmään: thermosetit ja thermoplastit. Thermosetit, kuten epoksit ja fenoliformaldehydipohjaiset matriisit, kovettuvat lopullisesti eikä niitä voi uudelleen muovata. Thermoplastit, kuten polyeteeni, polypropeeni, polyamidi ja PEEK, voivat sulatuksen avulla uudelleen muovata.

Vahvistusta käytetään kuituvahvistimina (lasikuitu, hiilikuitu, aramidivahvistimet) sekä hiukkas- ja nano-vahvistimina. Valmistusmenetelmät vaihtelevat: laminaatio ja prepreg-kerrostaminen, ruisku-injektio, resin transfer molding (RTM), puristusmuotoilu sekä ekstruusio. Prosessivalinta riippuu matriisityypistä ja toivotuista ominaisuuksista.

Ominaisuudet ja sovellukset: Polymeerikomposiitit tarjoavat hyvän massaan suhteutetun lujuuden ja jäykkyyden sekä usein erinomaisen korroosion- ja kemikaalinkeston. Lämpötilankesto ja kosteudenkestävyys vaihtelevat matriisista riippuen. Haasteina ovat kustannukset, valmistusvaatimukset ja kierrätyspotentiaalin rajoitteet. Sovelluksia ovat ilmailu, auto- ja kuljetusteollisuus, rakennus- ja urheiluvälineet sekä elektroniikka.

Ympäristö: Kierrätys ja kierrätettävyys ovat aktiivisia tutkimusalueita. Thermosettimatriisien kierrätys on erityisen haasteellista; kehitetään kierrätettäviä ja biohajoavia vaihtoehtoja sekä kierrätysmenetelmiä.