Когда два или более разных материала объединены, результатом является композитный. Первые применения композитов датируются 1500 г. до н.э. когда ранние египтяне и месопотамские поселенцы использовали смесь грязи и соломы для создания прочных и долговечных зданий. Солома продолжала обеспечивать укрепление древних композитных изделий, в том числе керамики и лодок.
Позже, в 1200 году нашей эры, монголы изобрели первый композитный лук. Используя сочетание дерева, кости и «животного клея», луки были спрессованы и обернуты берестой. Эти луки были мощными и точными. Композитные монгольские луки помогли обеспечить военное господство Чингисхана.
Рождение «эпохи пластики»
Современная эпоха композитов началась, когда ученые разработали пластмассы. До этого природные смолы, полученные из растений и животных, были единственным источником клеев и связующих веществ. В начале 1900-х годов были разработаны пластики, такие как винил, полистирол, фенол и полиэстер. Эти новые синтетические материалы превзошли отдельные смолы, полученные из природы.
Однако одни только пластмассы не могли обеспечить достаточную прочность для некоторых структурных применений. Усиление было необходимо для обеспечения дополнительной прочности и жесткости.
В 1935 году Оуэнс Корнинг представил первый стекловолокно, стекловолокно. стекловолокноКогда в сочетании с пластиковым полимером создается невероятно прочная структура, которая также легкая. Это начало индустрии армированных волокон (FRP).
Вторая мировая война - вождение инновационных композитов
Многие из величайших достижений в композитах были результатом потребностей военного времени. Так же, как монголы разработали композитный лук, Вторая мировая война привела промышленность FRP из лаборатории в реальное производство.
Альтернативные материалы были необходимы для легких применений в военных самолетах. Вскоре инженеры осознали и другие преимущества композитов, помимо того, что они легкие и прочные. Например, было обнаружено, что стекловолоконные композиты были прозрачны для радиочастот, и вскоре материал был адаптирован для использования в укрытии электронного радиолокационного оборудования (Radomes).
Адаптация композитов: «космическая эра» к «повседневности»
К концу Второй мировой войны небольшая нишевая индустрия композитов была в полном разгаре. С меньшим спросом на военную продукцию, несколько изобретателей композитов теперь амбициозно пытались внедрить композиты на другие рынки. Лодки были одним очевидным продуктом, который принес пользу. Первый композитный коммерческий корпус лодки был представлен в 1946 году.
В это время Брандт Голдсворти, которого часто называют «дедушкой композитов», разработал множество новых производственные процессы и продукты, включая первую доску для серфинга из стекловолокна, которая произвела революцию в спорт.
Голдсворти также изобрел производственный процесс, известный как пултрузия, процесс, который позволяет получать надежно прочные изделия, армированные стекловолокном. Сегодня продукты, изготовленные по этому способу, включают в себя лестничные перила, ручки для инструментов, трубы, стрелы, броню, полы поездов и медицинские приборы.
Продолжение продвижения в композитах
В 1970-х годах композиты индустрия начала созревать. Были разработаны лучшие пластиковые смолы и улучшенные армирующие волокна. Дюпон разработал арамидное волокно известный как кевлар, который стал продуктом выбора в бронежилете из-за его высокой прочности на разрыв, высокой плотности и легкого веса. Примерно в это же время было разработано углеродное волокно; все чаще заменяются детали, ранее изготовленные из стали.
Индустрия композитов все еще развивается, и большая часть роста сосредоточена вокруг возобновляемых источников энергии. В частности, лопасти ветряных турбин постоянно расширяют границы размеров и требуют современных композитных материалов.
Жду с нетерпением
Исследования композитных материалов продолжаются. Особый интерес представляют наноматериалы - материалы с чрезвычайно малой молекулярной структурой - и полимеры на биологической основе.