Wat is de definitie van een composietmateriaal?

Losjes gedefinieerd is een composiet een combinatie van twee of meer verschillende materialen die resulteert in een superieur (vaak sterker) product. Mensen maken al duizenden jaren composieten om alles te bouwen, van eenvoudige schuilplaatsen tot uitgebreide elektronische apparaten. Terwijl de eerste composieten werden gemaakt van natuurlijke materialen zoals modder en stro, worden de hedendaagse composieten gemaakt in een laboratorium van synthetische stoffen. Ongeacht hun oorsprong zijn composieten wat het leven heeft gemaakt zoals wij het kennen mogelijk.

Een korte geschiedenis

Archeologen zeggen dat mensen composieten al minstens 5000 tot 6000 jaar gebruiken. In het oude Egypte werden bakstenen gemaakt van modder en stro om houten structuren zoals forten en monumenten te omhullen en te versterken. In delen van Azië, Europa, Afrika en Noord- en Zuid-Amerika bouwen inheemse culturen structuren van lel (planken of stroken hout) en bekladder (een samenstelling van modder of klei, stro, grind, kalk, hooi en andere stoffen).

Een andere geavanceerde beschaving, de Mongolen, waren ook pioniers in het gebruik van composieten. Begin rond 1200 na Christus begonnen ze versterkte bogen te bouwen van hout, bot en natuurlijke lijm, omwikkeld met berkenschors. Deze waren veel krachtiger en nauwkeuriger dan eenvoudige houten bogen, waardoor het Mongoolse rijk van Genghis Khan zich over Azië verspreidde.

Het moderne tijdperk van composieten begon in de 20e eeuw met de uitvinding van vroege kunststoffen zoals bakeliet en vinyl, evenals bewerkte houtproducten zoals multiplex. Een ander cruciaal composiet, Fiberglas, werd uitgevonden in 1935. Het was veel sterker dan eerdere composieten, kon worden gevormd en gevormd, en was extreem licht en duurzaam. 

De Tweede Wereldoorlog bespoedigde de uitvinding van nog meer van aardolie afgeleide composietmaterialen, waarvan er tegenwoordig nog veel worden gebruikt, waaronder polyester. In de jaren zestig werden nog geavanceerdere composieten geïntroduceerd, zoals Kevlar en koolstofvezel. 

Moderne composietmaterialen

Tegenwoordig is het gebruik van composieten geëvolueerd om gewoonlijk een structurele vezel en een kunststof op te nemen, dit staat in het kort bekend als Fiber Reinforced Plastics of FRP. Net als stro zorgt de vezel voor de structuur en sterkte van het composiet, terwijl een kunststofpolymeer de vezel bij elkaar houdt. Veel voorkomende soorten vezels die in FRP-composieten worden gebruikt, zijn onder meer:

• Glasvezel
• Koolstofvezel
• Aramidevezel
• Boorvezel
• Basalt vezel
• Natuurlijke vezels (hout, vlas, hennep, enz.)

In het geval van glasvezel worden honderdduizenden kleine glasvezels samengevoegd en stevig op hun plaats gehouden door een kunststof polymeerhars. Veelgebruikte kunststofharsen die in composieten worden gebruikt, zijn onder meer:

• epoxy
• Vinyl Ester
• Polyester
• polyurethaan
• polypropyleen

Gemeenschappelijk gebruik en voordelen

Het meest voorkomende voorbeeld van een composiet is beton. Bij dit gebruik biedt constructiestaal wapeningsstaven de sterkte en stijfheid aan het beton, terwijl het uitgeharde cement de betonstaal stationair houdt. Wapening alleen zou teveel buigen en cement alleen zou gemakkelijk barsten. Gecombineerd om een ​​composiet te vormen, wordt echter een extreem stijf materiaal gecreëerd.

Het composietmateriaal dat meestal wordt geassocieerd met de term "composiet" is vezelversterkte kunststoffen. Dit type composiet wordt op grote schaal gebruikt in ons dagelijks leven. Gebruikelijk dagelijks gebruik van vezelversterkte kunststofcomposieten zijn onder meer:

• vliegtuig
• Boten en marine
• Sportuitrusting (golfschachten, tennisrackets, surfplanken, hockeysticks, enz.)
• Auto-onderdelen
• Windturbineschoepen
• Kogelvrije vesten
• Bouwmaterialen
• Waterleidingen
• Bridges
• Gereedschap grepen
• Ladderrails

Moderne composietmaterialen hebben een aantal voordelen ten opzichte van andere materialen zoals staal. Misschien het belangrijkste is dat composieten veel lichter zijn. Ze zijn ook bestand tegen corrosie, zijn flexibel en deukbestendig. Dit betekent op zijn beurt dat ze minder onderhoud nodig hebben en een langere levensduur hebben dan traditionele materialen. Composietmaterialen maken auto's lichter en dus zuiniger, maken kogelvrije kleding beter bestand tegen kogels en maken turbineschoepen die de stress van hoge windsnelheden kunnen weerstaan.

bronnen

• BBC News-personeel. "Kevlar uitvinder Stephanie Kwolek sterft." BBC.com. 21 juni 2014.
• Afdeling Energie. "Top 9 dingen die u nog niet wist over koolstofvezel." Energy.gov. 29 maart 2013.
• Medewerkers van Royal Society of Chemistry. "Composietmaterialen." RSC.org.
• Wilford, John Noble. "Een moddersteen eerbetoon aan een vertrokken Egyptische koning herstellen." NYTimes.com. 10 januari 2007.