複合材料の定義は何ですか?
ドンニコルズ/ゲッティイメージズ
大まかに定義すると、複合材とは、2 つ以上の異なる材料を組み合わせて、優れた (多くの場合、より強力な) 製品を実現するものです。人間は何千年もの間、単純なシェルターから精巧な電子機器まで、あらゆるものを構築するために複合材料を作成してきました。最初の複合材は泥やわらなどの天然素材から作られていましたが、今日の複合材は合成物質から実験室で作られています。その起源に関係なく、複合材料は私たちが知っているように生命を可能にしたものです.
簡単な歴史
考古学者によると、人類は少なくとも 5,000 年から 6,000 年前から複合材料を使用してきました。古代エジプトでは、砦やモニュメントなどの木造建造物を覆い、補強するために、泥とわらから作られたレンガが使われていました。アジア、ヨーロッパ、アフリカ、アメリカ大陸の一部では、先住民族の文化が編み枝細工 (木の板または細片) と塗り絵 (泥または粘土、わら、砂利、石灰、干し草、およびその他の物質の複合物) から構造を構築します。
もう 1 つの高度な文明であるモンゴルも、複合材料の使用におけるパイオニアでした。西暦 1200 年頃から、彼らは木材、骨、および天然の接着剤で強化された弓を造り始め、白樺の樹皮で包んだ.これらは単純な木製の弓よりもはるかに強力で正確であり、ジンギスカンのモンゴル帝国がアジアに広がるのを助けました.
複合材料の現代は、20 世紀にベークライトやビニールなどの初期のプラスチックや、合板などの加工木材製品の発明とともに始まりました。もう 1 つの重要な複合材料であるファイバーグラスは、1935 年に発明されました。これは、以前の複合材料よりもはるかに強く、成形および成形が可能で、非常に軽量で耐久性がありました。
第二次世界大戦は、さらに多くの石油由来の複合材料の発明を促進し、その多くは今日でもポリエステルを含めて使用されています. 1960 年代には、ケブラーやカーボンファイバーなど、さらに洗練された複合材料が導入されました。
現代の複合材料
今日、の使用 複合材 構造繊維とプラスチックを一般的に組み込むように進化しました。これは、繊維強化プラスチックまたは略してFRPとして知られています。ストローのように、繊維は複合材の構造と強度を提供し、プラスチックポリマーが繊維をまとめます。 FRP 複合材料で使用される一般的な種類の繊維は次のとおりです。
- グラスファイバー
- カーボンファイバー
- アラミド繊維
- ホウ素繊維
- 玄武岩繊維
- 天然繊維（木材、亜麻、麻など）
の場合 グラスファイバー 数十万本の小さなガラス繊維がまとめられ、プラスチックポリマー樹脂によって所定の位置にしっかりと保持されます。複合材料に使用される一般的なプラスチック樹脂には、次のものがあります。
- エポキシ
- ビニルエステル
- ポリエステル
- ポリウレタン
- ポリプロピレン
一般的な用途と利点
複合材料の最も一般的な例はコンクリートです。この用途では、構造用鋼の鉄筋がコンクリートに強度と剛性を与え、硬化したセメントが鉄筋を固定します。鉄筋だけでは曲がりすぎ、セメントだけでは簡単に割れてしまいます。ただし、複合材を形成するために組み合わせると、非常に剛性の高い材料が作成されます。
「複合材」という用語に最も一般的に関連する複合材は、繊維強化プラスチックです。このタイプのコンポジットは、私たちの日常生活で広く使用されています。繊維強化プラスチック複合材の日常的な一般的な用途には、次のようなものがあります。
- 航空機
- ボートとマリン
- スポーツ用品（ゴルフシャフト、テニスラケット、サーフボード、ホッケースティックなど）
- 自動車部品
- 風力タービンブレード
- ボディアーマー
- 建材
- 水パイプ
- ブリッジ
- ツールハンドル
- はしごレール
最新の複合材料には、鋼などの他の材料よりも多くの利点があります。おそらく最も重要なのは、複合材の重量がはるかに軽いことです。また、腐食に強く、柔軟性があり、へこみにくいです。つまり、メンテナンスの必要が少なく、従来の素材よりも寿命が長いということです。複合材料は、自動車を軽量化して燃料効率を高め、ボディ アーマーを銃弾に対する耐性を高め、タービン ブレードを強風のストレスに耐えられるようにします。
ソース
- BBCニュースのスタッフ。 「ケブラーの発明者、ステファニー・クオレクが死去」 BBC.com. 2014 年 6 月 21 日。
- エネルギー省のスタッフ。 「炭素繊維についてあなたが知らなかった 9 つのこと」。 Energy.gov。 2013 年 3 月 29 日。
- 王立化学協会のスタッフ。 '複合材料。' RSC.org.
- ウィルフォード、ジョン・ノーブル。 「亡くなったエジプト王への泥レンガの賛辞を復元する。」 NYTimes.com. 2007 年 1 月 10 日。