Introducere
De cele mai multe ori ignorate, intrate în cotidian, materialele au constituit şi continuă să rămână unul din factorii principali ai progresului, de cele mai multe ori reprezentând elementele de bază în iniţierea revoluţiilor tehnice. Astfel descoperirea metalelor a permis confecţionarea uneltelor şi a iniţiat evoluţia rapidă a societăţii omeneşti după câteva milioane de ani de stagnare în utilizarea pietrei şi a lemnului. Fonta a facilitat apariţia transportului feroviar. Siliciul stă la baza informaticii şi a electronicii moderne, iar compozitele au permis performanţele recente în domeniul tehnicii aerospaţiale ş. a.
Până în secolul al XIX-lea tot ce intra în posesia omului - casă, unelte, haine, alte bunuri, se baza pe opt materiale: metal, piatră, lemn, ceramică, sticlă, piele, corn şi fibră. În ultimii 150 de ani două noi materiale au creat posibilitatea lărgirii preocupărilor umane: cauciucurile şi materialele plastice. Ambele fac parte din marea familie a compuşilor macromoleculari. Treptat materialele polimere, ca atare sau asociate cu materiale tradiţionale, au început să le înlocuiască pe acestea din urmă, datorită consumului mai mic de energie în etapa de fabricare, transformare, exploatere şi a preţului de cost adesea mai convenabil. Dacă la început au fost substituite lemnul, hârtia, sticla, actual impactul îl suferă metalele (Fig.1).
Fig.1 Evoluţia utilizării materialelor
Actual, o accentuare a interesului producătorilor se constată în cazul materialelor complexe constituite prin asociere sau pseudoaliere, rezultat al evoluţiei tehnologice şi al cerinţelor crescânde pe piaţă pentru materiale de înaltă performanţă. În ultimele decenii s-a remarcat astfel o cerere crescută pentru compozite. Combinând proprietăţile performante cu o prelucrabilitate superioară şi o comportare bună în exploatare, ele au început prin a fi preferate pentru piese mici, puţin solicitate, pentru ca ulterior concurenţa să se extindă în domeniul elementelor de structură, în special în transporturi: automobile, construcţii navale, feroviare, tehnică aerospaţială (Tabel 1). Compozitele sunt deci rezultatul combinării performanţelor noii chimii cu o inginerie inteligentă, în concordanţă cu cererea pe piaţă.
Tabel 1. Substituţia materialelor tradiţionale de către polimeri şi
compozite polimere
Materiale tradiţionale Domeniu de utilizare Aplicaţii noi Materiale corespondente
Metale Produse prin formare în matriţă ambarcaţiuni, vase de pescuit, mobilier, structuri pentru avioane, elemente de caroserie
soclu aparatură electrocasnică
carcasă pentru maşină de scris
articole de uz sanitar compozite
tehnoplaste, compozite
PP
tehnoplaste
PMMA, compozite
Profile conducte (pentru transportul petrolului)
conducte încălzire, apă caldă
articole sportive, ţevi pentru irigaţii, drenaj PEhd, TDR
PEhd, PP
PVC, compozite
Ambalaje corpuri cave, butelii, containere
conserve rigide şi suple PEhd
PP, PET
Sticlă Materiale de protecţie, ambalaje,
produse optice geamuri de protecţie, far, protecţie bord,
butelii pentru băuturi gazoase,
lentile, fibre optice,
izolaţii PEPC, PMMA
PET
PMMA
spume poliuretanice sau polistiren expandat
Lemn Materiale construcţii uşi, cadru ferestre, mobilier
articole de sport PVC, compozite
tehnopolimeri şi compozite
Hârtie Produse de uz special suport impresionabil folie PP, PET
Piele Articole de îmbrăcă-minte şi încălţăminte înlocuitori piele poliuretani
Se poate spune că evoluţia în domeniul producţiei şi utilizării materialelor este astfel dominată în prezent de trei direcţii:
-exploatarea anizotropiei controlate, care a condus la materialele compozite;
-scăderea importanţei materialelor de structură în favoarea celor funcţionale cu proprietăţi
speciale, în concordanţă cu domeniul de utilizare;
-creşterea importanţei interacţiunii material - procedeu de prelucrare, materialele noi
impunând soluţii tehnologice noi.
2. Definire, componente, clasificare
Termenul de ompozit este utilizat pentru definirea unui sistem complex, alcătuit din mai multe materiale de natură diferită. Principiul de constituire a materialelor compozite este relativ simplu: asocierea unor materiale nemiscibile, din clase diferite, cu scopul de a asigura prin cumularea proprietăţilor componentelor performanţe adesea superioare materialelor iniţiale în ceea ce priveşte caracteristicile fizico-mecanice şi chimice sau facilităţile de prelucrare, la un cost de producţie cât mai scăzut,. Considerate drept materialele viitorului, ele constituie un exemplu pentru rezolvarea uneia din cerinţele actuale în producţia de bunuri - obţinerea de materiale adaptate funcţiei produsului finit. Soluţia în acest caz constă în selecţia componentelor funcţie de performanţele, respectiv caracteristicile impuse produsului finit, corelată cu alegerea procedeului de prelucrare optim, în concordanţă cu geometria produsului, volumul producţiei şi nivelul costurilor de producţie. Principalele componente ale compozitelor sunt matricea şi materialul de ranforsare, la care se adaugă materiale de umplutură şi aditivi (Fig. 2).
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.