Преимущества и недостатки композитных материалов
Составляющими элементами композитных материалов могут быть самые различные - это черные и цветные металлы и сплавы на их основе, полимеры, керамические и многие другие материалы. Кроме классических КМ, существуют также и поликомпонентные, которые в свою очередь подразделяются на типы: полиматричные, представляют собой материал, в состав которого входит несколько видов связующих; гибридные, которые включают в себя несколько наполнителей. Как известно, главной задачей матрицы является обеспечение нерушимости материала и устойчивости к воздействию внешних факторов, а наполнители отвечают за механические свойства всего материала в целом.
Довольно часто при создании композиционных материалов одновременно создается и готовое изделие. В каждом отдельном случае это может быть как преимуществом, так и недостатком.
КМ всегда создается для реализации конкретных задач, следовательно, он не может вместить в себя все возможные достоинства. Как говорится «где-то находишь, где-то теряешь». Т.е. при проектировании композитного материала разработчик может придать ему определенные характеристики, которые в значительной степени будут превосходить по аналогичным параметрам традиционные материалы, но в то же время уступать по другим. Это значит, что нельзя создать какой-то один универсальный материал, и инженер-проектировщик должен заранее знать, в каких условиях будет эксплуатироваться его изделие, выполнить все необходимые подсчеты и лишь за тем выбрать оптимальный состав.
Основные преимущества, которые можно обеспечить использованием КМ:
- довольно высокая прочность;
- значительная жесткость;
- малый удельный вес;
- сопротивление «старению материала»;
- значительно меньшая подверженность износу.
Композитные материалы обладают также и рядом недостатков:
- анизотропия – одни и те же свойства могут в десятки раз различаться в зависимости от направления внешнего воздействия (вдоль волокон или поперек);
- большой удельный объем;
- гигроскопичность; так как КМ неоднородны по определению, то они имеют свойство впитывать влагу;
- токсичность; при изготовлении и эксплуатации данные материалы способны выделять вредные для здоровья человека пары;
- высокая цена; это объясняется тем, что при производстве композитных материалов довольно часто используется дорогостоящее оборудование, что отражается на их себестоимости.
|