يعود أصل المركبات إلى الوراء في التاريخ. كان المركب البشري الأكثر شيوعًا هو الجمع بين القش والطين لصنع الطوب للبناء. مثال آخر هو الخرسانة ، والتي تجمع بين الاسمنت والحصى. تستخدم المركبات الأكثر حداثة البوليمرات كراتنج أو مصفوفة لتثبيت الخليط معًا ومختلف الألياف كمادة التعزيز. هذه البوليمر المركبة تحسنت أداء العديد من المنتجات الحديثة.
مصفوفة
الغرض من المصفوفة هو ربط ألياف التعزيز معا بحيث يتم توزيع الضغوط في جميع أنحاء المادة. تشكل مصفوفة راتينج أيضًا سطحًا صلبًا يحمي مادة التسليح من التلف. مواد مصفوفة البوليمر نوعان: thermosets و thermoplastics. يتم إنشاء مصفوفة thermoset بواسطة عمل معالجة كيميائية لا رجعة فيها من الراتنج لتشكيل خليط غير متبلور. تتميز ثيرموسيت بمقاومة عالية لدرجة الحرارة ومقاومة جيدة للمذيبات وثبات عالي الأبعاد.
يتم تشكيل اللدائن الحرارية بالتسخين لدرجة حرارة العملية وتشكيل المنتج بالشكل المرغوب. لديهم لزوجة عالية للغاية ، مما يجعلها أكثر صعوبة لإنتاج. اللدائن الحرارية تتمتع بمقاومة أكبر للتكسير والتلف من التأثير مقارنة بالمركبات الحرارية.
ألياف
إن دور تقوية الألياف هو إضافة القوة والصلابة إلى المادة المدمجة. تأتي التعزيز في ثلاثة أشكال: الجسيمات ، الألياف المتواصلة والألياف المتقطعة. كانت مواد التعزيز المبكر هي القش والقنب والزجاج. في الأربعينيات من القرن العشرين ، بدأ المصنعون بدمج ألياف الكربون والزجاج مع بلاستيك البوليمر لصنع مركب قوي يمكن استخدامه في هياكل الطائرات.
قوة
ميزة كبيرة من مركبات البوليمر هي نسبة الشد العالية إلى الوزن. المواد المركبة مع ألياف polyaramid أقوى خمس مرات من الفولاذ على أساس الجنيه مقابل الجنيه. يمكن ترتيب الألياف في هذه المركبات خلال عملية التصنيع في نمط متعدد الاتجاهات ينشر الضغوط في جميع أنحاء المواد. ومع ذلك ، فإن هذه المواد لديها قوة ضغط منخفضة ، مما يعني أنها يمكن أن تنكسر بسهولة تحت قوى مفاجئة حادة. سيكون لمركب البوليمر النهائي سطح أملس ، مما يجعله مفيدًا لتقليل السحب الهوائي في الطائرات.
المرونة
تتميز مركبات البوليمر بمقاومة ممتازة للتآكل الكيميائي والخدش والصدأ ومياه البحر. وقد أدت هذه الخصائص إلى تطبيقات في هياكل الطائرات وأجزاء الدراجات والمركبات العسكرية والقطارات والقوارب. بسبب متانتهن للارتداء ، وجدت المركبات منخفضة التكلفة استخدامات في المقاعد والجدران والأرضيات في الحافلات ومترو الأنفاق.
التكاليف
تكلفة صنع مركبات البوليمر وتشكيلها إلى منتجات مفيدة هي العيب الرئيسي. يتم تصنيع مركبات البوليمر عن طريق عملية شاقة تُعرف بالتمدد الذي يؤدي إلى إبطاء معدلات الإنتاج ، مما يجعل المنتجات أقل فعالية من حيث التكلفة لأحجام الإنتاج المرتفعة. مركبات البوليمر المتقدمة هي أيضا مكلفة لتصنيع. تتطلب هذه الصيغ المتقدمة تدريبًا أكثر تكلفة للعمالة واعتبارات بيئية وصحية أكثر تطوراً.
استمرت مركبات البوليمر في التطور على مر السنين مع عمليات تصنيع أقل تكلفة وصيغ أفضل مع خصائص قوة ومتانة أفضل. وبينما يتعلم العلماء المزيد عن العلاقات بين الراتنجات ومواد التعزيز ، ستستمر تطبيقات مركبات البوليمر في العثور على مزيد من الاستخدامات في المنتجات اليومية. سوف تجد المركبات القوية والخفيفة طريقها إلى استخدامات أكثر اقتصادية في النقل والقوارب وغيرها من المنتجات التي لم يكن من الممكن التفكير بها في السابق.
