komposiittimateriaalit

Komposiittimateriaalit ovat materiaaleja, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta vaiheesta, joista toinen toimii vahvistimena ja toinen matriisina. Yhdistetyllä rakenteella voidaan saavuttaa ominaisuuksia, joita yksittäisistä ainesosista ei saada, kuten suurempi lujuus, jäykkyys ja keveys sekä parempi korroosionkesto.

Yleisimmät tyypit ovat kuituvahvistetut muovit (FRP), joissa lasi- tai hiilikuitu vahvistaa polymeerimatriisia. Muita esimerkkejä ovat metallimatrix- ja keramiikkamatrix-komposiitit sekä luonnonkuitukomposiitit, joissa kuidut voivat olla esimerkiksi pellavaa, kookosta tai bambua. Komposiitit ovat usein suunnittelun mukaan erittäin muokattavia pylväät, levyjen ja putkien muodossa.

Ominaisuudet ja sovellukset: Komposiitit ovat usein anisotropisia, eli niiden ominaisuudet riippuvat suunnasta. Ne tarjoavat korkean voiman suhteessa massaan, hyvän kulutuskestävyyden ja muokkautuvuuden. Niitä käytetään laajasti ilmailussa, auto­teollisuudessa, urheilu- ja lääketieteellisissä laitteissa sekä tuulivoima-, rakennus- ja rakenneteräsrakenteissa.

Valmistusmenetelmät vaihtelevat: hand lay-up, ruiskuvalu, resin transfer molding (RTM), pultrusio sekä laminaatio. Käsittelyyn vaikuttavat lämpötilat, paine ja matriisin kovettuva aikataulu; autoklaavikäsittelyä käytetään erityisesti laadunvarmistuksessa.

Haasteet ja kehitys: korkeat tuotantokustannukset sekä kierrätys- ja loppukäytön haasteet. Kestävyyteen liittyy myös eroavaiset lämpölaajenemiset sekä liimaus- ja liitoskohdissa esiintyvät riskit. Tutkimus keskittyy kevyisiin, kestäviin ja kierrätettäviin matriiseihin sekä uusiin vahvistimien materiaaleihin.