دنیای کامپوزیتی

[polymer77]

لامبورگینی در نمایشگاه کامپوزیت ها

استفاده از فیبر کربن درصنایع خودروسازی همواره ارزشی روز افزون داشته و شماری از خودروسازان به منظور کاهش وزن و مصرف سوخت در یمن استحکام و مقاوم ، سعی در استفاده از این ماده و دیگر کامپوزیتها دارند.به گزارش خبرخودرو، استفاده از کامپوزیتها البته نیازی به دانش روز و تحقیقات مداوم در زمینه قابلیت ساخت قطعات مختلف دارد.لامبورگینی خودروساز مشهور ایتالیا که از پیشروان این صنعت در زمینه ساخت خودروهای سوپر اسپرت است اخیراً اقدام به نمایش توانایی های خود در زمینه استفاده از کربن و دیگر کامپوزیتها کرده است.لامبورگینی یک مرکز پیشرفته تحقیاقتی و یک لابراتوار ساختاری قدرتمند دارد که با همکاری دانشگاههای سیاتل و واشنگتن فعالیت می کند.لامبورگینی اخیراً در نمایشگاه ویژه کامپوزیتها در پاریس حضور پیدا کرده و استفاده از این مواد سبک و محکم را در سه دهه اخیر به نمایش گذاشته است.

 

[polymer77]

شیشه های کامپوزیتی
شیشه در اواخر قرن 18 میلادی وارد صنعت ساختمان شد و عملاً از اوایل قرن نوزدهم میلادی تولید انبوه و صنعتی این مصالح در اروپا شروع شد و از آن زمان به بعد استفاده از شیشه با قابهای فلزی جهت پوشش سبک نمایشگاهها، گلخانه ها و سایر فضاهای گسترده مورد توجه معماران قرار گرفت. در ایران اولین کارخانه صنعتی شیشه در کرج و در دروان رضاخان پهلوی به دستور وی احداث و به بهره برداری رسید. کلاً استفاده از مصالح مدرن در ساختمانها تحولی بود که از دوران قاجار آغاز شد و از نتایج سفرهای شاهان قاجار به اروپا و علاقمندی ایشان به احداث بناهای با شکوه در ایران به شمار میرود هر چند این اقدامات به پای خدمات معماری و شاهکارهای معماری دوران صفویه و خاندان شاه عباس اردبیلی نمیرسد، بناهایی که اصفهان امروزی را تبدیل به پایگاه فرهنگی خاورمیانه و چهان اسلام نموده است.
در دنیای کنونی جهت عملکرد بهتر شیشه ها و پنچره ها و کلاً روشنایی های ساختمانها مصالح و مواد مرکبی ساخته شده اند که بجای شیشه و یا در ترکیب با آن و همگام شیشه معمولی مورد استفاده قرار میگیرند. (البته تلق ها و شیشه های پلاستیکی تقویت شده و ضد گلوله و نفوذ مورد مصرف در شیشه خم ها و پوشش نور گیرهای سقفی و پاسیوها و ... را نیز میتوان جزو این بحث به شمار آورد).
نقاط ضعف شیشه های معمولی و سنتی عبارتند از: شکست آتی و وجود رئوس تیز در قطعات، عدم پایداری در کمترین تغییر شکلهای ناشی از نشست و زلزله، اتلاف قابل توجهی از انرژِی و حرارت، تبال صوت بالا، عبور اشعه مارواء بنفش عدم امکان کنترل نور.
امروزه با فیلمهایی از پلیمرها و یا مواد مرکب علاوه بر ایجاد امکان کنترل نور، از پراکندگی و شکنندگی قطعات شیشه و عبور اشعه فرابنفش تا 99 درصد جلوگیری میگردد.
محصول بعدی سایه پرده است این مورد عبارت است از یک نوع پرده شفاف کامپوزیتی برای کنترل انتقال ناخواسته حرارات و برودت، صوت و اشعه ماوراء بنفش با قابلیت خود تنظیمی، که قادر است دید را علیرغم این قابلیت ها حفظ نماید.
نوع دیگر از شیشه های کامپوزیتی ورق های بسیار شفاف و منعطف و مقاوم پلی کربنات است این ورقها تمامی خواص شیشه و گذر دهی مناسب نور را به همراه سایر مزایا از جمله سبکی (تا 85 درصد سبکتر از شیشه های معمولی هم ضخامت)، سهولت حمل و نقل و نصب، قابلیت بازیافت و مقاوم در برابر عبور صوت و حرارت را دارند و تنها ضعف آنها ذوب شدن بدون گسترش آتش در حریق هاست.
این موضوع در ایمن ساختن نماهای شیشه ای، بیش از پیش اهمیت خود را نشان میدهد.

 

[polymer77]

ورق آلومينيوم كامپوزيت چيست؟
براي پوشش نماي بيروني و يا دکوراسيون داخلي ساختمان ها به صورت ديواره ، پارتيشن و سقف کاذب کاربرد بسيار فراواني دارد اين ورق ها متشکل از دو لايه ورق آلومينيومي در پوسته هاي بيروني و يک لايه از مواد پلي اتيلن و يا مواد نسوز کاني در وسط مي باشد . ورق هاي کامپوزيت با توجه به ضخامت ، نوع آلياژ آلومينيومي لايه ها ، نوع رنگ بکار رفته در پوسته بيروني و نوع مواد بکار رفته در لايه مياني تنوع وسيعي را به ورق هاي مذکور مي دهد که هر کدام از انواع آن کيفيت و کاربرد معيني را دارا مي باشد. مقاومت نسبت به تغییرات آب و هوایی محیطی(رطوبت ، حرارت و اشعه خورشید) یکی از برجسته ترین خصوصیات ورق های آلومينيوم کامپوزیت در مقابل شرایط محیطی می باشد، در کشورهای گرمسیر و مرطوب ورق آلومينيوم کامپوزیت بی رقیب می باشد، بدلیل وجود پلی اتیلن فشرده در مرکز دو لایه آلومینیوم، ورق کامپوزیت بهترین عایق حرارتی می باشد که باعث صرفه جویی در اتلاف انرژی در ساختمان می شود، همچنین به دلیل سطح بسیار صاف و صیقلی برای آلومینیوم، اشعه نور خورشید را باز تابانیده و کمترین حرارت را از اشعه خورشید جذب می نماید. همچنین ورق آلومینیوم از مقاوم ترین فلزات در مقابل رطوبت می باشد و زنگ نمی زند و تغییر رنگ آن در مقابل سایر مصالح ساختمانی نما کمتر است.

 

[polymer77]

ساخت پرکننده‌های دندان با مولکول جدید
محققان اتریشی ماده پرکننده دندان جدیدی تولید کرده‌اند که امکان درمان سریع‌تر مشکلات دندانی را فراهم می‌کند.
در دندانپزشکی مدرن استفاده از مواد کامپوزیتی سفید متداول است و اکثر این کامپوزیت‌ها بر پایه مواد فوتواکیتو (واکنش دهنده به نور) هستند که در زمان قرار گرفتن در معرض نور سخت می‌شوند؛ اما اگر نور به عمق مواد نفوذ نکند، مواد باید تخلیه شده و درمان تکرار شود.
محققان دانشگاه فناوری وین با همکاری محققان شرکت Ivoclar Vivadent نسل جدیدی از مواد فوتواکتیو را بر پایه عنصر ژرمانیوم تولید کرده‌اند.
مشابه مینای طبیعی دندان، کامپوزیت مدرن حاوی مخلوطی از ترکیبات مواد مختلف است؛ این مواد حاوی رزین‌های آلی فوتواکتیوی هستند که به طول موج خاصی از نور واکنش نشان داده و به آسانی سفت می‌شوند.
مولکول بر پایه ژرمانیوم حدود 0.04 درصد از کامپوزیت را تشکیل می‌دهد و با استفاده از این ترکیب جدید، سفت شدن مواد از عمق دو میلی‌متر به چهار میلی‌متر افزایش پیدا می‌کند.

 

[polymer77]

بررسی آسیب‌ها در کامپوزیت مورد استفاده در بدنه هواپیما
یکی از چالش‌ها تولید کنندگان هواپیما، بررسی آسیب‌های موجود روی بدنه آن است هرچند روش‌هایی برای این کار وجود دارد اما همه آنها با دشواری‌هایی همراه است. اخیر محققان روشی یافته‌اند که با آن می‌توان این آسیب‌ها را در کمترین زمان ممکن و ساده‌ترین شکل شناسایی کرد.
طی سال‌های اخیر، تولیدکنندگان هواپیما برای ساخت محصولات‌شان به استفاده از مواد کامپوزیتی پیشرفته روی آورده‌اند. در این مواد که از الیاف بسیار قوی مانند شیشه و کربن تشکیل شده، الیاف، درون ماتریکس پلیمری یا پلاستیک قرار دارند.
این مواد بسیار سبک‌تر و مقاوم‌تر از آلومینیوم هستند. اما بررسی آسیب‌های این مواد بسیار دشوار است زیرا از روی سطح این مواد نمی‌توان به مشکلات داخلی آن پی برد.


برایان واردل، استادیار هوافضا، می‌گوید که اگر شما به آلومینیوم ضربه وارد کنید روی آن آثاری از ضربه خوردگی دیده می‌شود اما ضربه به کامپوزیت منجر به‌هیچگونه آسیب سطحی نمی‌شود. واردل و همکارانش با استفاده از یک دوربین حساس به گرما و یک دستگاه ساده دیگر موفق شدند روشی برای شناسایی آسیب‌های درونی بیابند. در این روش لازم است که کامپوزیت مورد آزمایش دارای نانولوله کربنی باشد. این نانولوله گرمای لازم برای انجام تست را فراهم می‌کند.
این روش، که در شماره 22 مارچ نشریه Nanotechnology به چاپ رسیده است، به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا با سرعت بیشتری به بررسی بدنه هواپیماها بپردازند. این پروژه بخشی از یک پروژه بلند مدت صنعت هوافضا است که برای بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت‌های پیشرفته در بخش هوافضا تدارک دیده شده است. مواد کامپوزیتی پیشرفته نه تنها در هواپیماها مورد استفاده قرار می‌گیرد بلکه در پره‌های توربین و پل‌ها نیز کاربرد دارد. یکی از روش‌هایی که در حال حاضر برای بررسی چنین سطوحی مورد استفاده قرار می‌گیرد، استفاده از تابش مادون قرمز به سطح است در حالی که سطح گرما داده شده باشد. نقاطی که دارای ترک و یا پوسته است جریان گرما در آن نقطه تغییر کرده و این تغییر با استفاده از دوربین‌های حساس به گرما قابل رصد است.
هرچند این روش بسیار موثر است اما در عین حال دشوار می‌باشد زیرا باید گرمای بسیاری زیادی را روی سطح اعمال کرد. در روشی که این تیم تحقیقاتی ارائه کرده است نانولوله‌های کربنی نقش اساسی را ایفا می‌کنند. در این روش مقداری جریان الکتریسیته به سطح اعمال می‌شود که این کار موجب گرم شدن نانولوله‌ها شده و در نهایت تابش مورد نیاز توسط نانولوله‌ها اتفاق می‌افتد این تابش توسط دوربین‌های ترموگراف یا عینک‌ها مخصوص قابل مشاهده است.

 

[polymer77]

سفر به فضا با شاتل‌های کامپوزیتی!
تیمی پژوهشی شامل دانشجویانی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تلاشند با جایگزینی مواد پیشرفته و فوق سبک، نسل جدیدی از فضاپیماها را براساس ترکیبات کامپوزیتی طراحی کنند.
مهندس کاوه آذری، کارشناس مهندسی مواد و مجری طرح با اشاره به انجام موفق مدل‌سازی هندسی، طراحی و ساخت پایلوت سازه فضاپیمای کامپوزیتی به خبرنگار ایسنا گفت: "کامپوزیت‌ها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هر کدام از اجزا بهتر است. ضمن آن که اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند، همه این محاسن موجب شده‌اند به واسطه سرعت زیاد فضاپیماها در هنگام پرواز و ورود به جو و تحمل دمای زیاد در بدنه ، کامپوزیت‌ها به گزینه‌ای الزامی تبدیل شوند. ضمن آن که کاربرد کامپوزیت‌ها در فضاپیما ضمن افزایش مقاومت حرارتی سازه، وزن آن را به حداقل کاهش می‌دهد."
وی خاطرنشان کرد: "بدنه، بال و بالک این فضاپیما از کامپوزیت فول هیبریدی هوشمند و هیبریدی متشکل از پلیمر و ورق فلزی ساخته شده است و اولین آیتم این طرح، جایگزینی مواد پیشرفته و فوق سبک در سازه‌ بدنه و بال است. در این طرح از کامپوزیت‌های مورد استفاده در داخل و نوعی کامپوزیت جدید که ناسا بر روی آن تحقیق می‌کند، استفاده شده است."
آذری با اشاره به استفاده از کامپوزیت ترکیبی پلیمر و فلز در بال فضاپیما گفت: "کامپوزیت‌های پلیمری به تنهایی استحکام لازم را دارند اما از جهت خواص ارتعاشی خواص مناسبی ندارند لذا با هیبرید کردن کامپوزیت‌های پلیمری با ورق فلزی (آلومینیوم ) این مشکل برطرف می‌شود که کامپوزیت هیبریدی حاصل، علاوه بر خواص استحکامی مناسب، خواص ارتعاشی مناسب نیز دارد و در شرایط تحت ارتعاش لرزش تخریبی از خود نشان نمی‌دهد."
وی ادامه داد: "طراحی کامپوزیت جهت استفاده در سازه بدنه نیز باید به گونه‌ای باشد که علاوه بر استحکام فوق‌العاده، انعطاف‌پذیری مناسب و مقاومت در برابر ضربات وارده را نیز داشته باشد که به طور مشخص در کامپوزیت‌ها ، فیبرهای کربن استحکام فوق‌العاده داشته و فیبرهای کولار انعطاف‌پذیری عالی دارند. بنابراین با ترکیب کربن و کولار به خواسته‌های خودمان می‌رسیم."
آذری خاطر نشان کرد: "در حال حاضر در هواپیماها صرفا از آلومینیوم و فولادهای پراستحکام استفاده می‌شود که مقاومت لازم را تامین می‌کنند اما وزن زیادی دارند که می‌توان کامپوزیت‌ها را که 25 تا 30 درصد از آلومینیوم سبک‌تر هستند جایگزین آنها کرد. بدین ترتیب به کارایی استثنایی مورد نظر می‌رسیم چرا که باید نیروی جاذبه و بسیاری از نیروهای «درگ» موجود در فضا را در نظر بگیریم و هر چه سازه سبک‌تر باشد به کارایی بالاتری می رسیم."
طراح فضاپیمای کامپوزیتی با بیان این‌که برای ورود به فضا و خروج از آن نیازمند خواص ترکیبی هستیم، تصریح کرد: "سازه فضاپیما هم باید مقاومت حرارتی بالایی داشته باشد و هم مقاومت خوبی در برابر سرما داشته باشد."
وی با بیان این‌که شاتل‌های موجود تنها از ایستگاه‌های پرتاب به فضا راه پیدا می‌کنند، تصریح کرد: "شماتیک پرواز سازه فضایی طراحی شده راحت‌تر است، به طوری که تا ارتفاع 40 هزار پایی توسط یک وسیله مانند هواپیما یا موشک فرستاده شده و سپس به فضا شلیک می‌شود و برای شلیک شدن هم موتور راکتی وجود دارد که سوخت آن ترکیبی از گاز N2O و پلی یورتان است."

آذری تصریح کرد: "با توجه به این که احتمال تخریب کامپوزیت در حین خروج از جو وجود دارد، در قسمت‌هایی از سازه که دمای خیلی بالایی را تحمل می‌کنند، از رزین‌های دما بالا به عنوان فدا شونده استفاده می‌کنیم تا حرارت به قطعه اصلی اعمال نشود."
وی با بیان این که مزیت دیگر استفاده از رزین‌های دما بالا، سبکی آن هم است، خاطر نشان کرد: "در گذشته برای این نوع سازه‌های هوا فضایی، کاشی‌های TPS به کار می‌بردند که به سازه‌های آلومینیومی می‌چسبیدند، البته وزن بالای آن مشکلاتی ایجاد می‌کرد."