7. Композиционный материал. Определение композиционного материала. Преимущества и недостатки. Анизотропия свойств. Углепластики и стеклопластики. Кевлар.

КМ – неоднородный сплошной материал, состоящий из 2 или более элементов, среди которых можно выделить армирующие элементы (обеспечивающие физико-механические свойства) и матрицу (связующее). Например, фанера – листы древесины (армирующ эл-ты) и клей (матрица).Механическое поведение композиции определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. «+»:высокая удельная прочность; высокая жёсткость; высокая износостойкость; высокая усталостная прочность;размеростабильность конструкций; легкость. «-«: Труднообрабатываемость из за высоких ф-м свойств, высокая стоимость, анизотропия свойств.

Анизотропи́я — неодинаковость свойств среды (напр, физ.: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) по различным направлениям внутри этой среды, повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья. Углепластики (или карбонопластики, от углерод) — полимерный КМ из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (например, эпоксидных) смол. Такие нити очень тонкие, сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно. Из этих нитей сплетаются ткани. Для придания еще большей прочности данные ткани из нитей углерода кладут слоями, каждый раз меняя угол направления плетения. Слои скрепляются с помощью эпоксидных смол. Вследствие дороговизны этот материал обычно применяют в качестве усиливающих дополнений в основном материале конструкции. «+»:высокая прочность(прочнее стали), жёсткость; гораздо легче стали. Применение:лёгкие, но прочных детали, например: велосипеды,мачты для виндсерфинга, бамперы, крышки капотов на спортивных автомобилях, несущие винты вертолётов. «-«:дороговизна; боязнь «точечных» ударов. Например, капот из карбона может превратиться в решето после частого попадания мелких камней. После даже незначительного повреждения всю деталь придется менять целиком. Стеклопла́стики — вид КМ,пластические материалы, состоящие из стекловолокнистого наполнителя (стеклянное волокно, волокно из кварца и др.) и связующего вещества (термореактивные и термопластичные полимеры). «+»: легче стали в 3,5р, низкая теплопроводность, прочность пости стали, биологическая стойкость, влагостойкость и атмосферостойкость полимеров, не обладают недостатками, присущими термопластам,недорогой,доступный КМ. Применение: оконные и др.профили, бассейны, купели, водные аттракционы, лодки, таксофонные кабины, кузовные панели .Кевла́р—полипарафенилен(армирволокно)-терефталамида(матрица), синтетическое волокно, обладающего высокой прочностью . «+»:в 5р прочнее стали, сохраняет прочность и эластичность при низк. темпер(-196С),становится прочнее при низк.темп.,не плавится при нагреве,разлагается при высоких темп.(430-480С). Для армирования автомобильных шин, как армирующее волокно в КМ, которые получаются прочными и лёгкими. Применение: для армирования медных и волоконно-оптических кабелей (нитка по всей длине кабеля, предотвращающая растяжение и разрыв кабеля);в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп; в качестве армирующего компонента в смешанных тканях, придающего изделиям из них стойкость по отношению к абразивным и режущим воздействиям, из таких тканей изготовляются, в частности, защитные перчатки и защитные вставки в спортивную одежду (для мотоспорта, сноубординга и т.п.).