Ένα σύνθετο υλικό δημιουργείται συνδυάζοντας διάφορα υλικά για να δημιουργηθεί ένα νέο. Ένα στοιχειώδες παράδειγμα θα ήταν η ανάμιξη λάσπης και άχυρου και η διαμόρφωσή του σε σχήμα τούβλου για να γίνουν πλίνθοι. Χρειάζονται δύο υλικά τα οποία, από μόνες τους, δεν χρησιμοποιούνται συνήθως για τον ίδιο σκοπό όπως είναι όταν συνδυάζονται σε ένα σύνθετο υλικό για την οικοδόμηση. Στα κατασκευαστικά επαγγέλματα, το σκυρόδεμα θα είναι ένα ελαφρώς πιο πολύπλοκο σύνθετο υλικό από πέτρα αναμεμειγμένο με τσιμέντο. Αν προσθέσετε rebar (ισχυρές ράβδους χάλυβα), γίνεται ένα τριφασικό σύνθετο που προσθέτει τόσο τη δύναμη όσο και την ευελιξία. Στη μηχανική, ένας μηχανικός μπορεί να σχεδιάσει κάτι που είναι κάτω από συγκεκριμένες τάσεις που απαιτούν τις χρήσεις ενός υλικού που είναι σύνθετο (είτε επειδή συμβατικό υλικό δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις τάσεων ή μπορεί να είναι πολύ βαρύ για το σκοπό που έχει σχεδιαστεί).
Τα σύνθετα υλικά είναι ευπροσάρμοστα
Κάνετε ένα κβαντικό άλμα από το τσιμέντο στην αεροδιαστημική βιομηχανία. Πολλοί πίδακες και αεροπλάνα είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά ισχυρότερα και ελαφρύτερα από τα υλικά που κατασκευάστηκαν. Το νέο Boeing 787 Dreamliner, για παράδειγμα, θα χρησιμοποιήσει 50 τοις εκατό σύνθετα υλικά, μειώνοντας το συνολικό βάρος του κατά 12 τοις εκατό. Αυτό είναι σημαντικό λόγω της προστιθέμενης αντοχής και το μικρότερο βάρος επιτρέπει στο αεροπλάνο να χρησιμοποιεί λιγότερα καύσιμα. Ένα από τα πιο γνωστά παραδείγματα ενός σύνθετου στον κόσμο που πετάει είναι ο βομβαρδιστής B-2 ή Stealth. Το σώμα έχει σχεδιαστεί για να απομακρύνει το ραντάρ από την ανίχνευση και το σώμα και τα μέρη των πτερυγίων καλύπτονται από ένα σύνθετο υλικό απορρόφησης ραντάρ, καθιστώντας το πρακτικά μη ανιχνεύσιμο σε ραντάρ.
Φιλικό προς το περιβάλλον
Πολλά σύνθετα υλικά κατασκευάζονται από απορρίμματα ή υποπροϊόντα υλικών που δεν θα έχουν άλλη ή περιορισμένη χρήση. Το ξύλο και η σκόνη από ένα πριονιστήριο είναι ένα καλό παράδειγμα. Οι μύλοι πωλούν πριονίδια και απορρίμματα ξύλου σε εταιρείες που αναμιγνύουν τη σκόνη και μικρά κομμάτια ξυλείας με ένα συνδετικό μέσο για την παραγωγή συμπιεσμένου ξύλου. Το συμπιεσμένο ξύλο χρησιμοποιείται κυρίως με δύο τρόπους. Χωρίς καπλαμά, χρησιμοποιείται για την κατασκευή μερών επίπλων που δεν είναι ορατά στο τελικό προϊόν. Συνήθως χρησιμοποιείται για την υποστήριξη των τεμαχίων για να προσθέσει δομική ακεραιότητα. Το συμπιεσμένο ξύλο με καπλαμά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μέρη επίπλων που είναι εξωτερικά ορατά. Το τελικό προϊόν είναι λιγότερο ακριβό από τα έπιπλα που κατασκευάζονται εξ ολοκλήρου από ολόκληρα κομμάτια ξυλείας. Υπάρχουν και άλλα παραδείγματα απορριμμάτων, από πριονίδι σε τρόφιμα, που θα είχαν ριχτεί σε μια στιγμή, αλλά έχουν βρει χρήσεις ως σύνθετο υλικό.
Τα σύνθετα μπορούν να σπάσουν χωρίς να σπάσουν
Με άλλα λόγια, μερικά σύνθετα υλικά αποτελούνται από διάφορους δεσμευμένους κλώνους υλικού που θα επέτρεπαν την αποτυχία ενός ή περισσοτέρων από τους κλώνους ή ακόμη και δέσμες κλώνων χωρίς να υπονομεύεται η συνολική δομική ακεραιότητα του υλικού. Προηγμένα σύνθετα υλικά όπως πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (CFRP) εφαρμόζονται σε πολλές δομές αεροσκαφών για τη βελτίωση των επιδόσεων και την εξοικονόμηση βάρους. Το σύνθετο αποτελείται από κλώσματα (χορδές) από δεσμευμένες ίνες και στη συνέχεια αναμειγνύεται, θερμαίνεται και συμπιέζεται σε αυτό που μπορεί να είναι μια πτέρυγα σε ένα αεροσκάφος ή το σώμα ή τη μύτη του. Αν για οποιονδήποτε λόγο, π.χ. διάτμηση αέρα, μερικά από τα νήματα σπάσουν από το στρες, τα υπόλοιπα νήματα παραμένουν άθικτα. Το ίδιο ισχύει και για ολόκληρες δεσμίδες, οι οποίες ενισχύονται με άλλες δέσμες. Θα χρειαζόταν μια καταστροφική δύναμη για να αποτύχει όλα τα σκέλη σε όλες τις δέσμες. Το CFRP σχεδιάζεται σκόπιμα για τέτοιες εκδηλώσεις.
Γύρω από το σπίτι
Ξέρετε ότι η αναρρίχηση αλουμινίου που έχει ξεθωριάσει σε ένα ανοιχτό κίτρινο από τότε που αγοράσατε το σπίτι σας το 1963 (όταν η αλουμινένια παρακαμπτήριος έγινε δημοφιλής και πραγματικά ήταν κατασκευασμένη μόνο από αλουμίνιο); Υπάρχει τώρα ένα σύνθετο υλικό που αναμιγνύει αφρό πολυουρεθάνης με το αλουμίνιο. Μπορεί να προστεθεί οποιοδήποτε χρώμα και δεν θα εξασθενίσει. Προσφέρει το πλεονέκτημα της μεγαλύτερης μόνωσης για το σπίτι, επειδή η πολυουρεθάνη αναμιγνύεται με τον αέρα, σχηματίζοντας τσέπες αέρα που χρησιμεύουν ως μόνωση.
Πράσινο και Πηγαίνοντας πιο πράσινο
Μία από τις τελευταίες χρήσεις για τα ανακυκλωμένα υλικά είναι η εμφάνιση ανακυκλωμένου σύνθετου ξύλου-πλαστικού για την κατασκευή προϊόντων όπως καταστρώματα, πλαίσια πόρτας και παραθύρων, περίφραξη και εξωτερικά καλούπια. Οι κατασκευαστές ισχυρίζονται ότι το νέο πλαστικό από ξύλο είναι πιο ανθεκτικό από τα ξυλεία που έχει υποστεί επεξεργασία με συντηρητικά και ανακτά την σκόνη από πριόνια και τα πλαστικά απόβλητα που περιλαμβάνουν πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (PVC).
