مواد کامپوزیتی پیشرفته

در علم مواد ، مواد کامپوزیت پیشرفته ( ACM ) موادی هستند که عموماً با الیاف با استحکام غیرمعمول بالا و سختی یا مدول الاستیسیته غیرمعمول بالا در مقایسه با سایر مواد، در حالی که توسط ماتریس‌های ضعیف‌تری به هم متصل شده‌اند، مشخص می‌شوند. این مواد در مقایسه با مواد کامپوزیتی که معمولاً در حال استفاده هستند مانند بتن مسلح یا حتی خود بتن ، "مواد کامپوزیت پیشرفته" نامیده می‌شوند. الیاف با استحکام بالا همچنین چگالی کمی دارند در حالی که بخش بزرگی از حجم را اشغال می‌کنند.
بندانگشتی
کامپوزیت‌های پیشرفته خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوبی از خود نشان می‌دهند که شامل وزن سبک همراه با سفتی ( الاستیسیته ) بالا و استحکام در امتداد الیاف تقویت‌کننده، پایداری ابعادی، مقاومت حرارتی و شیمیایی، عملکرد انعطاف‌پذیری و پردازش نسبتاً آسان می‌شود. کامپوزیت‌های پیشرفته در بسیاری از کاربردها، به‌ویژه در صنعت هوافضا ، جایگزین اجزای فلزی می‌شوند. کامپوزیت‌ها بر اساس فازهای ماتریس خود طبقه‌بندی می‌شوند. این طبقه‌بندی‌ها عبارتند از کامپوزیت‌های ماتریس پلیمری (PMC) ، کامپوزیت‌های ماتریس سرامیکی (CMC) و کامپوزیت‌های ماتریس فلزی (MMC). همچنین، مواد موجود در این دسته‌ها اغلب "پیشرفته" نامیده می‌شوند اگر خواص مقادیر استحکام بالا (محوری، طولی ) و مقادیر سختی بالا ( محوری ، طولی) را با وزن کم، مقاومت در برابر خوردگی و در برخی موارد خواص الکتریکی ویژه ترکیب کنند.

مواد کامپوزیت پیشرفته کاربردهای گسترده و اثبات‌شده‌ای در بخش‌های هواپیما ، هوافضا و تجهیزات ورزشی دارند. حتی به طور خاص‌تر، کامپوزیت‌های پیشرفته (ACM) برای قطعات سازه‌ای هواپیما و هوافضا بسیار جذاب هستند. کامپوزیت‌های پیشرفته برای برنامه حمل و نقل فضایی پیشرفته ناسا، حفاظت زرهی برای هوانوردی ارتش و اداره هوانوردی فدرال ایالات متحده آمریکا و شفت‌های دمای بالا برای هلیکوپتر کومانچی توسعه یافته‌اند. علاوه بر این، کامپوزیت‌های پیشرفته سابقه‌ای چند دهه‌ای در صنایع هوافضای نظامی و دولتی دارند. با این حال، بسیاری از این فناوری‌ها جدید هستند و به طور رسمی در آموزش متوسطه یا کارشناسی ارائه نمی‌شوند و فناوری تولید کامپوزیت‌های پیشرفته به طور مداوم در حال تکامل است.   Public domain content from a U.S. government department. Materials created by the federal government  are generally part of the public domain and may be used, reproduced and distributed without permission. 
بندانگشتی

 مرور کلی و دیدگاه تاریخی 
تولید کامپوزیت‌های کامپوزیتی (ACM) یک صنعت چند میلیارد دلاری در سراسر جهان است. محصولات کامپوزیتی از اسکیت‌بورد گرفته تا اجزای شاتل فضایی را شامل می‌شوند. این صنعت را می‌توان به طور کلی به دو بخش اساسی تقسیم کرد: کامپوزیت‌های صنعتی و کامپوزیت‌های پیشرفته. چندین فرآیند تولید کامپوزیت در هر دو بخش مشترک است. دو بخش اساسی در زیر شرح داده شده است.   Public domain content from a U.S. government department. Materials created by the federal government  are generally part of the public domain and may be used, reproduced and distributed without permission.

 کامپوزیت‌های صنعتی 
صنعت کامپوزیت‌های صنعتی بیش از 40 سال است که در ایالات متحده وجود دارد. این صنعت بزرگ از سیستم‌های رزینی مختلفی از جمله پلی‌استر ، اپوکسی و سایر رزین‌های تخصصی استفاده می‌کند. این مواد، همراه با یک کاتالیزور یا عامل پخت و نوعی تقویت‌کننده فیبر (معمولاً الیاف شیشه)، در تولید طیف گسترده‌ای از قطعات صنعتی و کالاهای مصرفی مانند قایق‌ها، لوله‌کشی، بدنه خودرو و سایر قطعات و اجزا استفاده می‌شوند.   Public domain content from a U.S. government department. Materials created by the federal government  are generally part of the public domain and may be used, reproduced and distributed without permission.

 کامپوزیت‌های پیشرفته 
بندانگشتی
صنعت کامپوزیت‌های پیشرفته با استفاده از سیستم‌های رزینی گران‌قیمت و با عملکرد بالا و تقویت‌کننده‌های الیافی با استحکام و سختی بالا مشخص می‌شود. صنعت هوافضا، شامل انواع هواپیماهای نظامی و تجاری، مشتری اصلی کامپوزیت‌های پیشرفته است. این مواد همچنین توسط تأمین‌کنندگان کالاهای ورزشی که تجهیزات با عملکرد بالا را به بازارهای گلف ، تنیس ، ماهیگیری و تیراندازی با کمان می‌فروشند،   Public domain content from a U.S. government department. Materials created by the federal government  are generally part of the public domain and may be used, reproduced and distributed without permission.  و همچنین در صنعت استخر شنا با سازه‌های دیوار کامپوزیتی، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. 

 محدودیت‌ها 
با وجود استحکام و وزن کم، کامپوزیت‌ها راه‌حل معجزه‌آسایی برای سازه‌های هواپیما نبوده‌اند. بازرسی کامپوزیت‌ها برای یافتن نقص معمولاً دشوار است. برخی از آنها رطوبت را جذب می‌کنند. از همه مهمتر، آنها می‌توانند به طرز سرسام‌آوری گران باشند، در درجه اول به این دلیل که به نیروی کار زیادی نیاز دارند و اغلب به ماشین‌های ساخت پیچیده و گران‌قیمت نیاز دارند. در مقابل، ساخت و تعمیر آلومینیوم آسان و ارزان است. به عنوان مثال، در یک تصادف جزئی، یک قطعه آلومینیومی اغلب می‌تواند با چکش به شکل اولیه خود بازگردد، در حالی که یک قطعه فایبرگلاس خرد شده احتمالاً باید به طور کامل تعویض شود.  Public domain content (see above reference)
بندانگشتی
آلومینیوم از چقرمگی شکست نسبتاً بالایی برخوردار است و به آن اجازه می‌دهد قبل از شکست، مقدار زیادی تغییر شکل پلاستیک را تحمل کند. از سوی دیگر، کامپوزیت‌ها تحمل آسیب کمتری دارند و قبل از شکست، تغییر شکل پلاستیک بسیار کمتری را متحمل می‌شوند. هواپیمایی که کاملاً از آلومینیوم ساخته شده باشد، تقریباً در هر جایی قابل تعمیر است. این مورد در مورد مواد کامپوزیتی صدق نمی‌کند، به خصوص که از مواد متفاوت و عجیب‌تری استفاده می‌کنند. به همین دلیل، کامپوزیت‌ها احتمالاً همیشه بیشتر در هواپیماهای نظامی که دائماً در حال تعمیر هستند، نسبت به هواپیماهای تجاری که نیاز به نگهداری کمتری دارند، استفاده خواهند شد.  Public domain content (see above reference) آلومینیوم هنوز هم یک ماده بسیار مفید برای سازه‌های هواپیما است و متالوژیست‌ها برای توسعه آلیاژهای آلومینیومی بهتر، مانند آلیاژهای آلومینیوم-لیتیوم ، سخت تلاش کرده‌اند.

 همچنین ببینید 

 مواد کامپوزیت
 برنامه حمل و نقل فضایی پیشرفته ناسا
 Kevlar - Wikipedia
 Fiber-reinforced composite - Wikipedia

 پیوندهای خارجی 

 باکلند، پیتر جی. مواد کامپوزیت پیشرفته با کاربرد در پل‌ها  ، 30 سپتامبر 1991.
 آزمایشگاه ملی اوک ریج. کامپوزیت‌های فیبر کربن برای خودروها . جلد 33، شماره 3، 2000.
 موتور جستجوی جهانی کامپوزیت‌ها  . پایگاه داده بزرگی از شرکت‌های فعال در زمینه مواد کامپوزیتی.
 Fiber-reinforced cementitious matrix – ماتریس سیمانی تقویت‌شده با فیبر

 منابع 

رده:علم مواد
رده:کامپوزیت‌ها
رده:مواد سرامیک