تاريخ المواد البلاستيكية المركبة
عندما يتم دمج مادتين مختلفتين أو أكثر، تكون النتيجة مادة مركبة.يعود أول استخدام للمواد المركبة إلى عام 1500 قبل الميلاد، عندما قام المصريون الأوائل ومستوطنو بلاد ما بين النهرين بخلط الطين والقش لإنشاء مباني قوية ومتينة.يستمر القش في توفير التعزيز للمنتجات المركبة القديمة بما في ذلك الفخار والسفن.
وفي وقت لاحق، في عام 1200م، اخترع المغول أول قوس مركب.
باستخدام مزيج من الخشب والعظام و"الغراء الحيواني"، يتم لف القوس في لحاء البتولا.هذه الأقواس قوية ودقيقة.ساعد القوس المنغولي المركب في ضمان الهيمنة العسكرية لجنكيز خان.
ولادة "عصر البلاستيك"
عندما طور العلماء البلاستيك، بدأ العصر الحديث للمواد المركبة.قبل ذلك، كانت الراتنجات الطبيعية المشتقة من النباتات والحيوانات هي المصدر الوحيد للغراء والمواد اللاصقة.في بداية القرن العشرين، تم تطوير المواد البلاستيكية مثل الفينيل والبوليسترين والفينول والبوليستر.هذه المواد الاصطناعية الجديدة تتفوق على الراتنجات المفردة المشتقة من الطبيعة.
ومع ذلك، فإن البلاستيك وحده لا يمكنه توفير القوة الكافية لبعض التطبيقات الهيكلية.التعزيز مطلوب لتوفير قوة وصلابة إضافية.
في عام 1935، قدم أوينز كورنينج (أوينز كورنينج) أول ألياف زجاجية، الألياف الزجاجية.مزيج الألياف الزجاجية والبوليمر البلاستيكي ينتج بنية قوية جدًا وخفيفة الوزن أيضًا.
هذه هي بداية صناعة البوليمر المقوى بالألياف (FRP).
الحرب العالمية الثانية-تشجيع الابتكار في المواد المركبة
العديد من أعظم التطورات في المواد المركبة هي نتيجة لمتطلبات زمن الحرب.مثلما طور المنغوليون الأقواس المركبة، نقلت الحرب العالمية الثانية صناعة FRP من المختبر إلى الإنتاج الفعلي.
تتطلب التطبيقات خفيفة الوزن للطائرات العسكرية مواد بديلة.وسرعان ما أدرك المهندسون المزايا الأخرى للمواد المركبة، بالإضافة إلى خفة الوزن والقوة.على سبيل المثال، وجد أن مادة الألياف الزجاجية المركبة كانت شفافة بالنسبة للترددات الراديوية، وسرعان ما أصبحت المادة مناسبة لحماية معدات الرادار الإلكترونية (Radomes).
التكيف مع المواد المركبة: "عصر الفضاء" إلى "كل يوم"
في نهاية الحرب العالمية الثانية، كانت صناعة المواد المركبة الصغيرة المتخصصة على قدم وساق.ومع انخفاض الطلب على المنتجات العسكرية، يعمل الآن عدد صغير من مبتكري المواد المركبة على إدخال المواد المركبة إلى أسواق أخرى.السفينة منتج واضح يفيد.تم إطلاق أول هيكل تجاري مركب في عام 1946.
في هذا الوقت، غالبًا ما يُشار إلى براندت جولدسورثي باسم "جد المواد المركبة" وقام بتطوير العديد من عمليات التصنيع والمنتجات الجديدة، بما في ذلك أول لوح ركوب الأمواج مصنوع من الألياف الزجاجية، والذي أحدث ثورة في هذه الرياضة.
اخترع Goldsworthy أيضًا عملية تصنيع تسمى pultrusion، والتي تتيح منتجات موثوقة وقوية معززة بالألياف الزجاجية.اليوم، تشمل المنتجات المصنعة من هذه العملية مسارات السلم، ومقابض الأدوات، والأنابيب، وأعمدة الأسهم، والدروع، وأرضيات القطارات، والمعدات الطبية.
التقدم المستمر في المواد المركبة
بدأت صناعة المواد المركبة في النضج في السبعينيات.تطوير راتنجات بلاستيكية أفضل وألياف تقوية محسنة.تم تطوير نوع من ألياف الأراميد يسمى الكيفلار، والذي أصبح الخيار الأول للدروع الواقية للبدن بسبب قوة الشد العالية والكثافة العالية والوزن الخفيف.تم تطوير ألياف الكربون أيضًا في هذا الوقت؛فهو يحل بشكل متزايد محل الأجزاء المصنوعة سابقًا من الفولاذ.
لا تزال صناعة المواد المركبة في تطور، ويعتمد معظم النمو بشكل أساسي على الطاقة المتجددة.تستمر شفرات توربينات الرياح، على وجه الخصوص، في تجاوز قيود الحجم وتتطلب مواد مركبة متقدمة.
وقت النشر: 21 أبريل 2021