تحقیق درمورد کامپوزیت یا چند سازه
دانلود مقاله پژوهشی همین تحقیق بصورت کامل
تاریخچه کامپوزیت یا چند سازه:
قدیمی ترین کامپوزیت ساخته شده ترکیب کاه وگل است.
گل بعد از خشک شدن ترک می‌خورد، پس مقداری کاه به آن افزودند تا حفره‌ها را پُر کند و مانع از ترک خوردن آن شود.
این ملات مقاوم تر از گل، در سازه های آجری از گذشته تا به حال مورد استفاده است.
قدمت ابتدایی ترین آثار به جا مانده سازه های کاه گلی عمری حدود 4000 سال دارند (مانند ارگ بم).
کامپوزیت یا چند سازه چیست؟
ماده مرکب (کامپوزیت) از دو و یا چند ماده مختلف تشکیل شده است که این اجزاء از لحاظ فیزیکی و شیمیایی با هم متفاوت می باشند و بر خلاف آلیاژها، اجزای تشکیل دهنده آن ها قابل تفکیک و جداسازی می باشند.
دسته بندی کامپوزیت ها از دیدگاه زیستی:
۱- کامپوزیت های طبیعی:
کامپوزیت های طبیعی مانند استخوان، چوب
۲-کامپوزیت های مصنوعی:
مانند فایبر گلاس که شامل الیاف شیشه در ماتریس پلیمر هستند.
چوب، یک کامپوزیت طبیعی ترکیبی از سلولز (شکل بسیار پیچیده نشاسته) یا الیاف چوب و ماده ای به نام لیگنین است.
الیاف به چوب استحکام می بخشند.
لیگنین همان ماتریس یا چسب طبیعی است که آن را می چسباند و تثبیت می کند.
تخته سه لا یک کامپوزیت ساخته دست بشر است که ترکیبی از مواد طبیعی و مصنوعی است.
لایه‌های نازک روکش چوب با چسب به یکدیگر متصل می‌شوند تا صفحات مسطح از چوب چندلایه را تشکیل دهند که از چوب طبیعی، قوی‌تر هستند.
خواص الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی انواع کامپوزیتها
برای پوشش ضعف‌های کامپوزیتها از مواد مختلفی در تولید آنها استفاده می‌شود.
همچنین با تغییر این مواد می‌توان نقاط قوت این محصولات را تقویت کرد. برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های آنها در زیر آورده شده‌اند:
- مقاومت در برابر خوردگی
- مقاومت مکانیکی
- مقاومت الکتریکی
- هدایت حرارتی بسیار کم
- مقاومت ویژه بالا
معایب کامپوزیت ها / در تحقیق درمورد کامپوزیت یا چند سازه علوم پایه هفتم:
۱-گران‌تر بودن:
چون وقتی ما بخواهیم از چند ماده استفاده کنیم هزینه افزایش یافته و گاهی نیاز از قبل تقویت کننده را بسازیم
۲- ماشین کاری سخت تراست:
چون دو تا ماده در داخل هم قرار گرفته و ممکن است گاهی سطح جداشود.
۳- جوشکاری سخت‌تر:
فلزات را وقتی خالص است راحت می شود جوشکاری کرد اما وقتی ناخالصی دارد نمی‌شود.
۴- تعمیر کردن مشکل است:
فلزات را به راحتی می توانیم تعمیرکنیم اما کامپوزیت را نمی‌شود چون ما چند ماده داریم که خواص آن ها کاملاً متفاوت است.
ترکیب کردن در کامپوزیت یعنی چه؟
انواع ترکیب‌ها عبارتند از:
شیمیایی، مکانیکی، و فیزیکی.
وقتی دو ماده با هم ترکیب شیمیایی می‌دهند که بین آن دو یک پیوند شیمیایی مثل کووالانسی، یونی، واندروالسی و… برقرار شده باشد.
به موادی که این‌گونه با هم ترکیب می‌شوند محلول می‌گویند.
بارزترین و ملموس‌ترین مثال برای محلول‌ها آلیاژها هستند.
اما وقتی دو ماده با اعمال نیرو کنار هم قرار می‌گیرند، به صورت مکانیکی با هم ترکیب شده‌اند و واضح است با برداشتن این نیرو، این ترکیب از بین می‌رود.
اما ترکیب در کامپوزیتها جزء هیچ‌کدام از این دو حالت نیست، بلکه ترکیبی از نوع فیزیکی است.
مثال مناسب برای این نوع ترکیب کامپوزیت ، ساندویچ است.
وقتی یک یا چند ماده با ماده دیگری محاصره شود، به طوری که نتواند از محاصره آن فرار کند، یک ترکیب فیزیکی به وجود می‌آید.
برای درک بهتر این نوع ترکیب، کسی را تصور کنید که در یک باتلاق گیر افتاده است.
اجزای یک کامپوزیت یا چند سازه در تحقیق درمورد چند سازه یا کامپوزیت علوم کلاس
کامپوزیت چیست گفتیم که کامپوزیت عبارت است از ترکیب فیزیکی دو ماده با خواص متفاوت. بنابراین، کامپوزیتها از دو قسمت تشکیل شده‌اند:
فاز پیوسته یا مارتیس
قسمت زمینه یا (فاز پیوسته یا ماتریس) (ماده اول که در یک سری از خواص نقص دارد)
قسمت تقویت‌کننده
قسمت تقویت‌کننده (ماده دومی که به ماده اول اضافه می‌شود تا دسته‌ای از خواص آن را بهبود بخشد).
فاز میانی
فاز میانی لایه‌ای فشرده شده از ماتریس است که در سطوح تقویت‌کننده تشکیل می‌شود. در واقع فاز میانی، رابطی میان تقویت‌کننده و ماتریس است.
زمینه یا فاز پیوسته چیست؟
زمینه یک ماده مرکب، ماده‌ای است پیوسته که ماده دوم را در برگرفته است.
این ماده در کاه‌گِل، گِل و در مثال باتلاق و آدم، محیط باتلاق است که پیوسته است و آدم را در برگرفته است.
دومین ملاک برای تعیین زمینه این است که مقدار ماده‌ای که به عنوان زمینه استفاده می‌شود بیشتر از قسمت تقویت‌کننده است.
وظیفه زمینه چیست؟
اولین وظیفه زمینه احاطه ماده تقویت‌کننده است،
به طوری که نگذارد ماده تقویت‌کننده پراکنده شود؛ وظیفه دوم، محافظت از ماده تقویت‌کننده در برابر عوامل شیمیایی است؛ و وظیفه سوم این است که چون مواد زمینه را نرم انتخاب می‌کنند،
وقتی نیرو به ماده مرکب (کامپوزیت) وارد می‌شود، توسط زمینه به ماده تقویت‌کننده انتقال داده شود تا ماده تقویت‌کننده نیرو را تحمل کند.
تقویت‌کننده یا فاز پراکنده چیست؟
تقویت‌کننده‌ها موادی هستند که به صورت تکه‌تکه، در یک زمینه پیوسته وارد می‌شوند تا خواص ماده زمینه را بهتر کنند.
تقویت‌کننده‌ها چه شکلی هستند؟
تقویت‌کننده‌ها می‌توانند به صورت یک صفحه، یک رشته ( نخ)، یا یک ذره (پودر) وارد حجم زمینه شوند و خواص آن را بهبود بخشند.
الف) تقویت‌کننده صفحه‌ای
ب) تقویت‌کننده رشته‌ای
ج) تقویت‌کننده ذره‌ای
انواع کامپوزیت، در تحقیق در مورد کامپوزیت کلاس هفتم هشتم.
کامپوزیت ها با بستر سرامیک :
این نوع کامپوزیتها در محیط های با دمای خیلی بالا استفاده می شوند.
این مواد از سرامیک به عنوان بستر استفاده نموده و با الیاف کوتاه یا تار موهای خیلی کوتاه از جنسی مانند کاربید سیلیکون و یا نیترید بورون تقویت می گردند.
کامپوزیتها با بستر فلز :
در صنایع خودروسازی به طور گسترده از کامپوزیت ها با بستر فلزی استفاده می شود.
استفاده از فلز آلومینیوم به عنوان زمینه، که چگالی کمتری نسبت به آهن دارد، برای افزایش مقاومت آن، صورت می‌گیرد.
درکامپوزیت‌های زمینه فلزی، از الیاف پیوسته کربن، کاربید، سیلیکون یا الیاف سرامیکی به عنوان تقویت‌کننده استفاده می‌شود.تحقیق درمورد کامپوزیت یا چند سازه
کامپوزیت چوب پلاستیک
این نوع کامپوزیت از الیاف چوب، ترموپلاستیک‌های بازیافتی و پس‌مانده‌های کشاورزی استفاده میکند؛ بنابراین با محیط‌زیست سازگارتر است.
از ویژگی‌های دیگر این محصول می‌توان به وزن کم و استحکام بالا اشاره کرد.
کامپوزیت های کربن/کربن:
تقویت کنندهای کامپوزیت های کربنی، شامل فیبرهای سه بعدی کربن هستند.
به همین خاطر این نوع کامپوزیت، در دمای بسیار بالا و تحت شوک حرارتی، مقاومت زیادی دارد.
از کاربردهای کامپوزیت های کربنی می توان به استفاده از آن ها در صنایع موشکی و نظامی اشاره کرد.
کامپوزیت های پلیمری :
این دسته از متداول ترین کامپوزیت ها می باشند. مواد فوق به عنوان پلاستیک های تقویت شده با الیاف نیز شناخته شده اند.
در ساخت این سازه ها از یک رزین پایه به عنوان بستر و از تقویت کننده های متنوعی همچون الیاف شیشه، الیاف کربن و الیاف آرامید استفاده می شود.
فایبرگلاس‌ها یا الیاف شیشه متداول‌ترین الیاف مصرفی کامپوزیتها در دنیا و ایران است.(سایت دانشنامه آهن آلات).
کاربرد کامپوزیت یا چند سازه علوم پایه
صنعت نفت وگاز:
به منظور ترمیم و تقویت سازه های فرسوده و ترمیم لوله های فرسوده نفت و گاز، عایق توربین کامپوزیت ها با توجه به ساختار شبکه ای و طولی که دارند گرما را فقط در جهت طولی منتقل می کنند و نه عرضی بنابراین به عنوان عایق گرما برای دیواره توربین ها مناسب هستند.
صنایع دریایی:
ساخت بدنه کشتی و تاسیسات فرا ساحلی
کاربرد کامپوزیت ها در صنعت ساختمان سازی:
موارد استفاده کامپوزیتها در صنعت ساختمان برای ساخت سقف کاذب، در و پنجره، پوشش بام خانه‌ها، لوازم سرویس بهداشتی مثل دوش، وان و سینک در رایج‌ترین نوع خود در نماکاری ساختمان است.
کامپوزیتها در ساخت برخی از سازه‌های ساختمانی مثل میلگرد، پروفیل، خرپاها و… هم نقش دارند.
صنعت خودروسازی:
در صنعت خودروسازی، کامپوزیت‌های زمینه فلزی در ساخت قطعات مختلفی از جمله محورهای متحرک ماشین برای کاهش سروصدا و افزایش سرعت چرخش استفاده می‌شود.
کامپوزیت‌های زمینه فلزی، به دلیل مقاومتی که در برابر حرارت دارند، برای ساخت قطعاتی که زیادی گرم می‌شوند هم انتخاب مناسبی هستند و حتی خودروسازان مطرح دنیا،
به فکر استفاده کامپوزیت در ساخت قطعات موتور ماشین‌ها برای کاهش وزن و افزایش مقاومت در برابر سایش هستند.
صنعت هوافضا:
درست مثل صنعت خودروسازی، صنعت هوافضا هم نیازمند قطعاتی است که وزن کمتری داشته باشند و در برابر گرما و البته فشار، مقاومت خوبی از خود نشان دهند.
به همین خاطر از کامپوزیت در ساخت برخی از قطعات انواع هواپیما و فضاپیماها استفاده می‌شود.
البته کامپوزیتها در بخش دیگری از صنعت هم وجود دارند و آن هم تلسکوپ‌های فضایی است که برای ساخت برخی از قطعات آن از این ماده استفاده می‌کنند.
حدود ۲۴٪ از مواد سازنده هواپیمای جنگنده F-22 Raptor بر اساس وزن، مواد کامپوزیتی هستند.
سرعت، برد، و قابلیت مانور بالا و همچنین رادارگریزی بیشتر این جنگنده مدیون استفاده از این مواد کامپوزیتی است.
کاربرد کامپوزیت در پزشکی:
کامپوزیتها در پزشکی و خصوصا دندانپزشکی هم کاربرد دارند.
کامپوزیتها در دندانپزشکی باعث آسان شدن روش‌های درمانی شدند و همچنین در موارد زیبایی دندان هم استفاده می‌شوند.
کامپوزیت دندان جایگزین روش‌های سنتی درمان دندان شده است و برای روکش دندان کاملا از کامپوزیت استفاده می‌کنند.
کامپوزیتها در ترمیم‌های مختلف دندانپزشکی مثل ترمیم تاج‌های دندان، ترمیم پل‌های دندانی، جایگزین دندان از بین رفته (دندان مصنوعی)، روکش دندان و مواردی که برای زیبایی دندان مثل بهبود شکل ظاهری دندان‌ها استفاده می‌شوند.
کاربرد در ورزش و تفریح
از راکت‌های تنیس و چوب گلف گرفته تا اسکی و قاب دوچرخه، کامپوزیت ها عملکرد بهتر، جذب ضربه و افزایش قدرت را ارائه می‌دهند.
ورزشکاران و ماجراجویان می توانند برای رسیدن به ارتفاعات جدید و شکستن رکوردها به کامپوزیت ها تکیه کنند.
مطالب مرتبط
تحقیق در مورد مواد هوشمند علوم هفتم
دیدگاه کاربران ...
جهت رفع سوالات و مشکلات خود از سیستم پشتیبانی سایت استفاده نمایید .
دیدگاه ارسال شده توسط شما ، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
دیدگاهی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با مطلب باشد منتشر نخواهد شد.