komposiitit

Komposiitit ovat rakennemateriaaliryhmä, jossa kaksi tai useampia erillisiä raaka-aineita yhdistetään siten, että lopullinen aine saa ominaisuuksia, joita yksittäiset aineosat eivät tarjoa. Yleisin rakenne koostuu matriisista ja vahvikkeesta. Matriisi sitoo vahvikkeen ja siirtää kuormia, kun taas vahvistus antaa lujuuden, jäykkyyden ja usein keveyden. Vahvikkeena käytetään kuituja (esim. lasi-, hiili-, luonnonkuidut) tai partikkeleita; matriisina käytetään polymeerejä, metalleja tai keraameja.

Suosituimmat ovat polymer matrix composites (PMCs), joissa vahvistus on kuitua. GFRP (lasikuituvahvisteinen polymeeri) ja CFRP (hiilikuituvahvisteinen polymeeri) ovat yleisiä esimerkkejä. Muita ryhmiä ovat metal matrix composites (MMCs), joissa matriisi on metalli, sekä ceramic matrix composites (CMCs), joissa matriisi on keraami. Niitä voi täydentää biohajoavilla tai luonnonkuiduilla vahvisteilla.

Ominaisuuksiltaan komposiitit tarjoavat hyvän lujuuden ja jäykkyyden suhteessa tiheyteen, kemiallista ja korroosionkestävyyttä sekä mahdollisuuden suunnitella ominaisuuksia kohdekäyttöön. Ominaisuudet ovat anisotropisia ja riippuvat vahvikkeen suunnasta sekä valmistusmenetelmistä. Haasteina ovat korkeammat valmistuskustannukset, hauraus joissakin keraamisissa ja metallivahvisteisissa kokoonpanoissa sekä kierrätys- ja loppukäyttöön liittyvät ympäristövaikutukset.

Valmistusmenetelmät vaihtelevat lay-upista ja prepregsistä RTM- ja infuusio-menetelmiin sekä pultrusioon ja filament windingiin. Komposiitteja käytetään esimerkiksi ilmailussa, autoteollisuudessa, rakennus- ja tuulivoima-teollisuudessa sekä urheilu- ja kuluttajatuotteissa. Kiinnostusta lisäävät keveys, mahdollisuus monipuolisiin muotoihin ja edelleen kehittyvät kierrätys- ja kiertotalousratkaisut.