Historie og utvikling av sammensatte materialer

Når to eller flere forskjellige materialer kombineres, er resultatet a sammensatte. Den første bruken av kompositter stammer fra 1500 B.C. da tidlig egyptere og mesopotamiske nybyggere brukte en blanding av gjørme og halm for å skape sterke og holdbare bygninger. Halm fortsatte å gi forsterkning til gamle sammensatte produkter inkludert keramikk og båter.

Senere, i 1200 e.Kr., oppfant mongolene den første sammensatte baugen. Ved hjelp av en kombinasjon av tre, bein og "dyr lim" ble buer presset og pakket med bjørkebark. Disse buer var kraftige og nøyaktige. Sammensatte mongolske buer bidro til å sikre Genghis Khans militære dominans.

Den moderne epoken med kompositter begynte da forskere utviklet plast. Inntil da var naturlige harpikser avledet fra planter og dyr den eneste kilden til lim og permer. På begynnelsen av 1900-tallet ble plast som vinyl, polystyren, fenol og polyester utviklet. Disse nye syntetiske materialene overtrådte enkle harpikser avledet fra naturen.

Imidlertid kunne plast alene ikke gi nok styrke for noen strukturelle anvendelser. Forsterkning var nødvendig for å gi ekstra styrke og stivhet.

I 1935 introduserte Owens Corning den første glassfiberen, glassfiber. glassfiber, når det kombineres med en plastpolymer skapte en utrolig sterk struktur som også er lett. Dette er begynnelsen på Fiber Reinforced Polymers (FRP) industrien.

Mange av de største fremskrittene innen kompositter var resultatet av krigstidens behov. Akkurat da mongolene utviklet den sammensatte baugen, førte andre verdenskrig Frp-industrien fra laboratoriet til faktisk produksjon.

Alternative materialer var nødvendig for lette applikasjoner i militære fly. Ingeniører innså snart andre fordeler med kompositter utover å være lette og sterke. Det ble for eksempel oppdaget at glassfiberkompositter var gjennomsiktige for radiofrekvenser, og materialet ble snart tilpasset for bruk i skjerming av elektronisk radarutstyr (Radomes).

Mot slutten av andre verdenskrig var en liten nisjekomposittindustri i full gang. Med lavere etterspørsel etter militære produkter prøvde de få komposittinnovatorene nå ambisiøst å introdusere kompositter i andre markeder. Båter var et åpenbart produkt som gavnet. Det første sammensatte kommersielle båtskroget ble introdusert i 1946.

På dette tidspunktet Brandt Goldsworthy ofte referert til som "bestefaren til kompositter", utviklet mange nye produksjonsprosesser og produkter, inkludert det første glassfiberbrettbrettet, som revolusjonerte sport.

Goldsworthy oppfant også en produksjonsprosess kjent som pultrusion, en prosess som tillater pålitelig sterke glassfiberarmerte produkter. I dag inkluderer produkter produsert fra denne prosessen stigeskinner, verktøyhåndtak, rør, pilakslinger, rustning, toggulv og medisinsk utstyr.

På 1970-tallet kompositter industrien begynte å modnes. Bedre plastharpikser og forbedrede armeringsfibre ble utviklet. DuPont utviklet en aramidfiber kjent som Kevlar, som har blitt det valgte produktet innen kroppsrustning på grunn av sin høye strekkfasthet, høye tetthet og lette vekt. Karbonfiber ble også utviklet rundt denne tiden; i økende grad har den erstattet deler som tidligere var laget av stål.

Komposittindustrien er fortsatt i utvikling, med mye av veksten som nå er fokusert på fornybar energi. Spesielt vindturbinblader presser grensene for størrelse og krever avanserte komposittmaterialer.

Forskning på sammensatte materialer fortsetter. Områder av spesiell interesse er nanomaterialer - materialer med ekstremt små molekylære strukturer - og biobaserte polymerer.