Losjes gedefinieerd, een composiet is een combinatie van twee of meer verschillende materialen die resulteert in een superieur (vaak sterker) product. Mensen maken al duizenden jaren composieten om alles te bouwen, van eenvoudige schuilplaatsen tot uitgebreide elektronische apparaten. Terwijl de eerste composieten werden gemaakt van natuurlijke materialen zoals modder en stro, worden de hedendaagse composieten gemaakt in een laboratorium van synthetische stoffen. Ongeacht hun oorsprong, composieten hebben het leven gemaakt zoals we dat mogelijk maken.
Een korte geschiedenis
Archeologen zeggen dat mensen composieten al minstens 5.000 tot 6.000 jaar gebruiken. In het oude Egypte werden bakstenen gemaakt van modder en stro om houten constructies zoals forten en monumenten te omhullen en te versterken. In delen van Azië, Europa, Afrika en Amerika bouwen inheemse culturen structuren op van lel (planken of stroken hout) en leem (een composiet van modder of klei, stro, grind, kalk, hooi en andere stoffen).
Een andere geavanceerde beschaving, de Mongolen, waren ook pioniers in het gebruik van composieten. Vanaf ongeveer 1200 na Christus begonnen ze versterkte bogen te bouwen van hout, botten en natuurlijke lijm, omwikkeld met berkenbast. Deze waren veel krachtiger en nauwkeuriger dan eenvoudige houten bogen, die het Mongoolse rijk van Genghis Khan hielpen zich over Azië te verspreiden.
Het moderne tijdperk van composieten begon in de 20e eeuw met de uitvinding van vroege kunststoffen zoals bakeliet en vinyl, evenals technische houtproducten zoals multiplex. Een andere cruciale composiet, Fiberglas, werd uitgevonden in 1935. Het was veel sterker dan eerdere composieten, kon worden gevormd en gevormd, en was extreem licht en duurzaam.
De Tweede Wereldoorlog versnelde de uitvinding van nog meer van aardolie afgeleide composietmaterialen, waarvan er vele nog steeds in gebruik zijn, waaronder polyester. In de jaren zestig werden nog meer geavanceerde composieten geïntroduceerd, zoals Kevlar en koolstofvezel.
Moderne composietmaterialen
Tegenwoordig is het gebruik van composieten is geëvolueerd om gewoonlijk een structurele vezel en een kunststof op te nemen, dit staat bekend als Fiber Reinforced Plastics of kortweg FRP. Net als stro zorgt de vezel voor de structuur en sterkte van de composiet, terwijl een kunststof polymeer de vezel bij elkaar houdt. Veel voorkomende soorten vezels die worden gebruikt in FRP-composieten zijn:
- Glasvezel
- Koolstofvezel
- Aramidevezel
- Boriumvezel
- Basalt vezels
- Natuurlijke vezels (hout, vlas, hennep, etc.)
In het geval van glasvezelhonderdduizenden kleine glasvezels worden samengevoegd en stevig op hun plaats gehouden door een kunststof polymeerhars. Veel voorkomende plastic harsen die in composieten worden gebruikt, zijn:
- Epoxy
- Vinyl Ester
- Polyester
- Polyurethaan
- Polypropyleen
Veelvoorkomende toepassingen en voordelen
Het meest voorkomende voorbeeld van een composiet is beton. Bij dit gebruik geeft de wapening van constructiestaal de sterkte en stijfheid aan het beton, terwijl het uitgeharde cement de wapening stationair houdt. Alleen wapening zou te veel buigen en cement alleen zou gemakkelijk barsten. Wanneer het echter wordt gecombineerd om een composiet te vormen, ontstaat een extreem stijf materiaal.
Het composietmateriaal dat het meest wordt geassocieerd met de term "composiet" is vezelversterkte kunststoffen. Dit type composiet wordt veel gebruikt in ons dagelijks leven. Algemeen dagelijks gebruik van vezelversterkte kunststofcomposieten zijn onder meer:
- Vliegtuigen
- Boten en marine
- Sportuitrusting (golfschachten, tennisrackets, surfplanken, hockeysticks, enz.)
- Auto-onderdelen
- Windturbine bladen
- Kogelvrije vesten
- Bouwstoffen
- Waterleidingen
- Bruggen
- Gereedschapsgrepen
- Ladderrails
Moderne composietmaterialen hebben een aantal voordelen ten opzichte van andere materialen zoals staal. Het belangrijkste is misschien dat composieten veel lichter zijn. Ze zijn ook bestand tegen corrosie, zijn flexibel en deukbestendig. Dit betekent op zijn beurt dat ze minder onderhoud vergen en een langere levensduur hebben dan traditionele materialen. Composietmaterialen maken auto's lichter en daardoor zuiniger, maken kogelvrije vesten beter bestand tegen kogels en maken turbinebladen die de belasting van hoge windsnelheden kunnen weerstaan.
Bronnen
- Personeel van BBC News. 'Kevlar-uitvinder Stephanie Kwolek sterft.' BBC.com. 21 juni 2014.
- Ministerie van Energie personeel. "Top 9 dingen die u niet wist over koolstofvezel." Energy.gov. 29 maart 2013.
- Medewerkers van de Royal Society of Chemistry. 'Composietmaterialen.' RSC.org.
- Wilford, John Noble. 'Een eerbetoon aan een vertrokken Egyptische koning herstellen.' NYTimes.com. 10 januari 2007.