Ein Verbundwerkstoff wird erstellt, indem verschiedene Materialien kombiniert werden, um ein neues zu erstellen. Ein rudimentäres Beispiel wäre das Mischen von Schlamm und Stroh und das Formen zu einer Ziegelform, um Lehmziegel herzustellen. Es sind zwei Materialien erforderlich, die normalerweise nicht für den gleichen Zweck verwendet werden, wie sie in einem Verbundmaterial für Gebäude kombiniert werden. Im Baugewerbe wäre Beton ein etwas komplexerer Verbund aus Stein und Zement. Wenn Sie Nachbalken (starke Stahlstäbe) hinzufügen, wird dies zu einem dreiphasigen Verbundwerkstoff, der sowohl Festigkeit als auch Flexibilität erhöht. In der Technik kann ein Ingenieur etwas entwerfen, das unter bestimmten Beanspruchungen steht, die die Verwendung eines Materials erfordern, das ein Verbundwerkstoff ist (entweder weil herkömmliches Material die Beanspruchungsanforderungen nicht erfüllen kann oder für den beabsichtigten Zweck zu schwer sein könnte).
Verbundwerkstoffe sind vielseitig
Machen Sie einen Quantensprung vom Zement in die Luft- und Raumfahrtindustrie. Viele Düsenflugzeuge und Flugzeuge bestehen aus Verbundwerkstoffen, die fester und leichter sind als die Materialien, aus denen sie hergestellt wurden. So wird beispielsweise der neue Boeing 787 Dreamliner zu 50 Prozent aus Verbundwerkstoffen bestehen und sein Gesamtgewicht um 12 Prozent reduzieren. Dies ist aufgrund der zusätzlichen Festigkeit von Bedeutung, und das geringere Gewicht ermöglicht es dem Flugzeug, weniger Treibstoff zu verwenden. Eines der bekanntesten Beispiele für ein Composite in der Welt des Fliegens ist der B-2 oder Stealth Bomber. Der Körper ist so konstruiert, dass er das Radar von der Erkennung ablenkt, und der Körper und Teile der Flügel sind mit einem Radar absorbierenden Verbundwerkstoff bedeckt, sodass er für Radar praktisch nicht wahrnehmbar ist.
Umweltfreundlich
Viele Verbundstoffe bestehen aus Materialresten oder -nebenprodukten, die keine andere oder beschränkte Verwendung haben. Holzabfälle und Staub aus einem Sägewerk sind ein gutes Beispiel. Die Mühlen verkaufen das Sägemehl und die Holzabfälle an Unternehmen, die den Staub und kleine Holzstücke mit einem Bindemittel vermischen, um komprimiertes Holz herzustellen. Komprimiertes Holz wird hauptsächlich auf zwei Arten verwendet. Ohne Furnier werden damit Möbelteile gebaut, die im fertigen Produkt nicht sichtbar sind. Es wird normalerweise zur Unterstützung von Teilen verwendet, um strukturelle Integrität zu erreichen. Pressholz mit Furnierholz kann für Möbelteile verwendet werden, die nach außen hin sichtbar sind. Das fertige Produkt ist weniger teuer als Möbel, die vollständig aus ganzen Holzstücken hergestellt werden. Es gibt andere Beispiele für Abfälle, von Sägemehl bis zu Lebensmitteln, die einmal weggeworfen worden wären, aber als Verbundmaterial Verwendung gefunden haben.
Composites können brechen, ohne zu brechen
Mit anderen Worten, einige Verbundstoffe bestehen aus verschiedenen gebundenen Materialsträngen, die das Versagen einer oder mehrerer der Stränge oder sogar der Bündel von Strängen ermöglichen, ohne die strukturelle Gesamtintegrität des Materials zu beeinträchtigen. Hochentwickelte Verbundwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) werden in vielen Flugzeugstrukturen eingesetzt, um die Leistung zu verbessern und Gewicht zu sparen. Der Verbundstoff besteht aus Strängen (Fäden) aus gebündelten Fasern, die dann gemischt, erhitzt und zu einem Flügel eines Flugzeugs oder dessen Körper oder Nase zusammengedrückt werden. Wenn aus irgendeinem Grund, z. B. bei Windscherung, einige der Stränge aus der Belastung herausschnappen, bleiben die übrigen Stränge intakt. Gleiches gilt für ganze Bündel, die mit noch anderen Bündeln verstärkt sind. Es würde eine katastrophale Kraft erfordern, um alle Stränge in allen Bündeln zum Versagen zu bringen. CFK wurde speziell für solche Ereignisse entwickelt.
Um das Haus herum
Sie wissen, dass Aluminium-Abstellgleise seit dem Kauf Ihres Hauses im Jahr 1963 zu einem blassen Gelb verblasst ist (als Aluminium-Abstellgleise populär wurde und wirklich nur aus Aluminium bestand)? Es gibt jetzt einen Verbundstoff, der Polyurethanschaum mit Aluminium vermischt. Jede Farbe kann hinzugefügt werden und sie wird nicht verblassen. Es bietet den Vorteil einer besseren Isolierung für zu Hause, da Polyurethan mit Luft gemischt wird und Lufteinschlüsse bildet, die als Isolierung dienen.
Grün und grüner
Eine der neuesten Anwendungen für recycelte Materialien war das Aufkommen von recyceltem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff für Bauprodukte wie Terrassendielen, Tür- und Fensterrahmen, Zäune und Formteile im Außenbereich. Die Hersteller behaupten, dass das neue Holz-Kunststoff haltbarer ist als Holz, das mit Konservierungsmitteln behandelt wurde, und es wird Sägemehl und Kunststoffabfälle zurückgewonnen, die Polyethylen mit hoher Dichte (PVC) enthalten.
