Ursprunget av kompositer går långt tillbaka i historien. Den vanligaste konstgjorda sammansättningen var kombinationen av halm och lera för att göra tegel för byggande. Ett annat exempel är betong, som kombinerar cement och grus. Nyare kompositer använder polymerer som harts eller matris för att hålla blandningen tillsammans och olika fibrer som förstärkningsmaterial. Dessa polymerkompositer har förbättrat prestanda hos många moderna produkter.
Matris
Syftet med matrisen är att binda förstärkningsfibrerna så att spänningar fördelas genom materialet. Hartmatrisen bildar också en hård yta som skyddar armeringsmaterialet från skador. Polymermatrismaterial är två typer: termosetter och termoplaster. En värmehärdad matris skapas genom en irreversibel kemisk härdande verkan av ett harts för att bilda en amorf blandning. Termosätt har högtemperaturmotstånd, bra motståndskraft mot lösningsmedel och högdimensionell stabilitet.
Termoplaster bildas genom uppvärmning till processens temperatur och bildning av produkten i önskad form. De har en mycket hög viskositet vilket gör dem svårare att producera. Termoplaster har mer motståndskraft mot sprickbildning och skador från slag i jämförelse med värmehärdiga kompositer.
fibrer
Fiberförstärkningens roll är att öka styrkan och styvheten i det kombinerade materialet. Förstärkning finns i tre former: partiklar, kontinuerlig fiber och diskontinuerlig fiber. Tidigt förstärkningsmaterial var halm, hampa och glas. På 1940-talet började tillverkare kombinera kol- och glasfibrer med polymerplast för att skapa en stark komposit som skulle kunna användas för flygplansskrov.
Styrka
En signifikant fördel med polymerkompositer är deras höga draghållfasthet-till-vikt-förhållande. Kompositer med polyaramidfibrer är fem gånger starkare än stål pund-för-pund. Fibrerna i dessa kompositer kan anordnas under tillverkningsprocessen i ett flervägsmönster som sprider spänningar genom materialet. Dessa material har dock låg tryckhållfasthet, vilket innebär att de lätt kan bryta sig under plötsliga, kraftiga krafter. En färdig polymerkomposit kommer att ha en slät yta, vilket gör det användbart att minska aerodynamiskt drag i flygplan.
Elasticitet
Polymerkompositer har utmärkt motståndskraft mot kemisk korrosion, repor, rost och havsvatten. Dessa egenskaper har lett till tillämpningar i flygskrov, cykeldelar, militärfordon, tåg och båtar. På grund av deras hållbarhet att ha på sig, har lågkostnadskompositer funnit användningar i sittplatser, väggar och golv i bussar och tunnelbanor.
Kostar
Kostnaden för att göra polymerkompositer och bilda dem till användbara produkter är den primära nackdelen. Polymerkompositer tillverkas av en mödosam process som kallas lay-up som saktar ner produktionshastigheterna, vilket gör produkterna mindre kostnadseffektiva för höga produktionsvolymer. Avancerade polymerkompositer är likaledes dyra att tillverka. Dessa avancerade formler kräver dyrare utbildning för arbetskraft och mer sofistikerade miljö- och hälsohänsyn.
Polymerkompositer har fortsatt att utvecklas genom åren med mindre kostsamma tillverkningsförfaranden och bättre formuleringar med bättre hållfasthetsegenskaper. Som forskare lär sig mer om relationerna mellan hartser och armeringsmaterial, fortsätter applikationerna av polymerkompositer att hitta fler användningar i vardagliga produkter. Starkare och lättare kompositer kommer att hitta sig till mer ekonomiska användningsområden inom transport, båtar och andra produkter som tidigare inte trodde var möjligt.
