複合材料の歴史

軽量複合材料の進化

ショーン・ギャラップ/ゲッティイメージズニュース

2 つ以上の異なる材料を組み合わせると、結果は 複合 .複合材料の最初の使用は、紀元前 1500 年にさかのぼります。初期のエジプト人とメソポタミアの入植者が泥とわらを混ぜて、丈夫で耐久性のある建物を作ったとき.わらは、陶器やボートなどの古代の複合製品を強化し続けました。

その後、西暦 1200 年にモンゴル人が最初の複合弓を発明しました。木、骨、動物用接着剤を組み合わせて、弓をプレスし、白樺の樹皮で包みました。これらの弓は強力で正確でした。複合モンゴル弓は、ジンギスカンの軍事的支配を確実にするのに役立ちました.

プラスチック時代の誕生

複合材料の現代は、科学者がプラスチックを開発したときに始まりました。それまでは、動植物由来の天然樹脂が接着剤とバインダーの唯一の供給源でした。 1900 年代初頭、ビニール、ポリスチレン、フェノール樹脂、ポリエステルなどのプラスチックが開発されました。これらの新しい合成材料は、天然由来の単一樹脂よりも優れた性能を発揮しました。

ただし、一部の構造用途では、プラスチックだけでは十分な強度を提供できませんでした。追加の強度と剛性を提供するために補強が必要でした。

1935 年、オーエンス コーニングは最初のガラス繊維であるグラスファイバーを発表しました。 グラスファイバー 、プラスチックポリマーと組み合わせると、軽量でもある信じられないほど強力な構造が作成されました。これが繊維強化ポリマー (FRP) 産業の始まりです。

第二次世界大戦 – 初期の複合材イノベーションの推進

複合材の最大の進歩の多くは、戦時中のニーズの結果でした。モンゴル人が複合材の弓を開発したのと同じように、第二次世界大戦は FRP 産業を実験室から実際の生産に持ち込みました。

軍用機の軽量用途には、代替材料が必要でした。エンジニアはすぐに、軽量で強度が高いということ以外にも、複合材料の他の利点に気付きました。たとえば、ガラス繊維複合材料が無線周波数に対して透明であることが発見され、この材料はすぐに電子レーダー装置 (レドーム) を保護するために使用されるようになりました。

コンポジットの適応: 宇宙時代を日常に

第二次世界大戦の終わりまでに、小さなニッチな複合材産業が本格化しました。軍用製品の需要が低下したため、少数の複合材イノベーターが野心的に複合材を他の市場に導入しようと試みていました。ボートは、恩恵を受けた明らかな製品の 1 つです。 1946 年に最初の複合商用ボート船体が導入されました。

この時点で、ブラント ゴールズワージーはしばしばコンポジットの祖父と呼ばれ、スポーツに革命をもたらした最初のグラスファイバー サーフボードを含む、多くの新しい製造プロセスと製品を開発しました。

ゴールズワージーはまた、引抜成形として知られる製造プロセスを発明しました。これは、信頼できる強度のガラス繊維強化製品を可能にするプロセスです。今日、このプロセスから製造される製品には、はしごレール、ツール ハンドル、パイプ、矢のシャフト、鎧、電車の床、医療機器などがあります。

複合材料の継続的な進歩

1970 年代には、 複合材 産業が成熟し始めました。より優れたプラスチック樹脂と改良された強化繊維が開発されました。デュポンが開発した アラミド繊維 ケブラーとして知られており、高い引張強度、高密度、軽量のため、ボディ アーマーに最適な製品となっています。この頃、炭素繊維も開発されました。ますます、以前は鋼製だった部品を置き換えています。

複合材料産業は依然として進化しており、成長の多くは再生可能エネルギーに集中しています。特に、風力タービンのブレードは常にサイズの限界を押し上げており、高度な複合材料が必要です。

楽しみにしている

複合材料の研究は続いています。特に関心のある分野は、ナノマテリアル (非常に小さい分子構造を持つ材料) とバイオベースのポリマーです。