Gevşek olarak tanımlanmış bir bileşik, üstün (genellikle daha güçlü) bir ürünle sonuçlanan iki veya daha fazla farklı malzemenin bir kombinasyonudur. İnsanlar binlerce yıldır basit barınaklardan ayrıntılı elektronik cihazlara kadar her şeyi inşa etmek için kompozitler oluşturuyor. İlk kompozitler çamur ve saman gibi doğal malzemelerden yapılırken günümüz kompozitleri sentetik maddelerden oluşan bir laboratuvarda oluşturulmaktadır. Kökenleri ne olursa olsun, kompozitler hayatı bildiğimiz gibi yapan şeydir.
Kısa bir tarihçe
Arkeologlar, insanların en az 5.000 ila 6.000 yıldır kompozit kullandığını söylüyorlar. Eski Mısır'da, kale ve anıtlar gibi ahşap yapıları örtmek ve güçlendirmek için çamur ve samandan yapılmış tuğlalar. Asya, Avrupa, Afrika ve Amerika'nın bazı bölgelerinde, yerli kültürler wattle'dan yapılar inşa ediyor (tahtalar veya tahta şeritler) ve daub (çamur veya kil, saman, çakıl, kireç, saman ve diğer bir bileşik maddeler).
Başka bir gelişmiş uygarlık olan Moğollar da kompozitlerin kullanımında öncülerdi. MS 1200 yıllarından başlayarak, huş ağacı kabuğu ile sarılmış ahşap, kemik ve doğal yapıştırıcıdan güçlendirilmiş yaylar yapmaya başladılar. Bunlar, basit ahşap yaylardan çok daha güçlü ve doğruydu, Cengiz Han'ın Moğol İmparatorluğu'nun Asya'ya yayılmasına yardımcı oldu.
Modern kompozit dönemi 20. yüzyılda Bakalit ve vinil gibi erken plastiklerin ve kontrplak gibi işlenmiş ahşap ürünlerin icat edilmesiyle başladı. Başka bir önemli kompozit olan Fiberglas, 1935'te icat edildi. Daha önceki kompozitlerden çok daha güçlüydü, kalıplanabilir ve şekillendirilebilirdi ve son derece hafif ve dayanıklıydı.
II. Dünya Savaşı, polyester de dahil olmak üzere, günümüzde birçoğu hala kullanımda olan, daha fazla petrol türevi kompozit malzemenin icadını hızlandırdı. 1960'lar Kevlar ve karbon fiber gibi daha karmaşık kompozitlerin piyasaya sürülmesini gördü.
Modern Kompozit Malzemeler
Bugün, kompozitler yapısal bir lif ve bir plastiği genel olarak içerecek şekilde gelişmiştir, kısaca Fiber Takviyeli Plastik veya FRP olarak bilinir. Saman gibi, elyaf kompozitin yapısını ve mukavemetini sağlarken, plastik bir polimer elyafı bir arada tutar. FRP kompozitlerinde kullanılan yaygın elyaf türleri şunları içerir:
- Fiberglas
- Karbon fiber
- Aramid elyaf
- Bor lifi
- Bazalt lifi
- Doğal elyaf (ahşap, keten, kenevir vb.)
Bu durumuda fiberglasyüz binlerce minik cam elyaf bir araya getirilir ve bir plastik polimer reçinesi ile sabit bir şekilde yerinde tutulur. Kompozitlerde kullanılan yaygın plastik reçineler şunları içerir:
- Epoksi
- Vinil Ester
- Polyester
- Poliüretan
- Polipropilen
Ortak Kullanımlar ve Yararları
Bir kompozitin en yaygın örneği somuttur. Bu kullanımda, yapısal çelik inşaat demiri betona mukavemet ve sertlik sağlarken, kürlenmiş çimento inşaat demirini sabit tutar. İnşaat demiri tek başına çok fazla esner ve tek başına çimento kolayca çatlardı. Bununla birlikte, bir kompozit oluşturmak üzere birleştirildiğinde, son derece sert bir malzeme oluşturulur.
"Kompozit" terimi ile en sık ilişkilendirilen kompozit malzeme Fiber Takviyeli Plastiklerdir. Bu tip kompozit günlük yaşamımız boyunca yaygın olarak kullanılmaktadır. Elyaf takviyeli plastik kompozitlerin yaygın günlük kullanımları şunları içerir:
- uçaklar
- Tekneler ve deniz
- Spor ekipmanları (golf milleri, tenis raketleri, sörf tahtaları, hokey sopaları, vb.)
- Otomotiv bileşenleri
- Rüzgar türbin kanatları
- Kalkan, vucüt zırhı
- Yapı malzemeleri
- Su boruları
- Köprüler
- Takım sapları
- Merdiven rayları
Modern kompozit malzemelerin çelik gibi diğer malzemelere göre birçok avantajı vardır. Belki de en önemlisi, kompozitlerin ağırlığı daha hafiftir. Ayrıca korozyona karşı dayanıklıdır, esnek ve kırılmaya karşı dayanıklıdır. Bu da geleneksel malzemelere göre daha az bakım gerektirdikleri ve daha uzun ömürlü oldukları anlamına gelir. Kompozit malzemeler otomobilleri daha hafif ve dolayısıyla daha yakıt tasarruflu hale getirir, vücut zırhını mermilere karşı daha dayanıklı hale getirir ve yüksek rüzgar hızlarının stresine dayanabilecek türbin kanatlarını yapar.
Kaynaklar
- BBC News çalışanları. "Kevlar Mucit Stephanie Kwolek Öldü." BBC.com. 21 Haziran 2014.
- Enerji Bölümü personeli. "Karbon Fiber Hakkında Bilmediğiniz En Önemli 9 Şey." Energy.gov. 29 Mart 2013.
- Royal Society of Chemistry çalışanları. "Kompozit Malzemeler." RSC.org.
- Wilford, John Noble. "Ayrılmış bir Mısır Kralı'na kerpiç haraçını restore etmek." NYTimes.com. 10 Ocak 2007.