복합 재료 란 무엇입니까?- 정의 및 유형

복합 재료란 무엇입니까?

복합 재료는 물리적 및 화학적 특성이 다른 두 재료의 조합입니다. 그것들이 결합되면 예를 들어 더 강하고 가벼우 며 전기에 저항하는 것과 같은 특정 작업을 수행하는 데 특화된 재료를 만듭니다. 또한 강도와 강성을 향상시킬 수 있습니다.

기존 소재보다 사용하는 이유는 모재의 물성을 향상시켜 다양한 상황에 적용할 수 있기 때문입니다.

이러한 구성 재료는 화학적 또는 물리적 특성이 현저히 다르며 개별 요소와 달리 병합되어 특성이 있는 재료를 생성합니다. 완성된 구조 내에서 개별 요소가 분리되고 뚜렷하게 남아 혼합물 및 고용체에서 복합 재료를 구별합니다.

일반적인 엔지니어링 복합 재료는 다음과 같습니다.

• 철근 콘크리트 및 석조물
• 합판과 같은 합성목재
• 섬유 강화 폴리머 또는 유리 섬유와 같은 강화 플라스틱
• 세라믹 매트릭스 복합재(복합 세라믹 및 금속 매트릭스)
• 금속 매트릭스 복합재
• 및 기타 고급 복합 재료

신소재가 선호되는 이유는 다양하다. 일반적인 예로는 일반 재료와 비교할 때 더 저렴하고, 더 가벼우며, 더 강하거나 더 내구성이 있는 재료가 있습니다.

최근에는 연구원들이 감지, 작동, 계산 및 통신을 로봇 재료로 알려진 복합 재료에 적극적으로 포함시키기 시작했습니다.

복합 재료는 일반적으로 보트 선체, 수영장 패널, 경주용 차체, 샤워실, 욕조, 저장 탱크, 인조 화강암, 양식 대리석 싱크 및 조리대와 같은 건물, 교량 및 구조물에 사용됩니다. 또한 일반 자동차 애플리케이션에서도 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

가장 진보된 예는 까다로운 환경의 우주선과 항공기에서 일상적으로 작동합니다.

합성물이란 무엇입니까?

복합 재료는 두 가지 이상의 구성 재료로 만들어진 재료입니다. 이러한 구성 재료는 화학적 또는 물리적 특성이 현저히 다르며 개별 요소와 달리 결합하여 특성을 가진 재료를 만듭니다.

간단히 말해서 합성물은 구성 요소의 조합입니다. 우리 업계에서 복합 재료는 두 개 이상의 천연 또는 인공 요소(물리적 또는 화학적 특성이 다름)를 결합하여 만든 재료로, 개별 플레이어보다 팀이 더 강력합니다.

구성 요소 재료는 완전히 혼합되거나 개별 정체성을 잃지 않습니다. 그들은 결과 또는 최종 제품을 개선하기 위해 가장 유용한 특성을 결합하고 기여합니다. 복합 재료는 일반적으로 강도, 효율성 또는 내구성 추가와 같은 특정 용도를 염두에 두고 설계됩니다.

복합재료는 무엇으로 만들어집니까?

섬유 강화 폴리머(FRP) 합성물로도 알려진 합성물은 엔지니어링, 인공 또는 천연 섬유(예:유리, 탄소 또는 아라미드) 또는 기타 강화 재료로 강화된 폴리머 매트릭스로 만들어집니다.

매트릭스는 환경 및 외부 손상으로부터 섬유를 보호하고 섬유 사이의 하중을 전달합니다. 섬유는 차례로 강도와 강성을 제공하여 매트릭스를 강화하고 균열 및 골절에 저항하는 데 도움이 됩니다.

우리 업계의 많은 제품에서 폴리에스터 수지가 매트릭스이고 유리 섬유가 보강재입니다. 그러나 합성수지와 강화재의 많은 조합이 복합 재료에 사용되며 각 재료는 완제품의 고유한 특성에 기여합니다. 강력하지만 부서지기 쉬운 섬유는 강도와 강성을 제공하는 반면 더 유연한 수지는 모양을 제공하고 섬유를 보호합니다.

FRP 복합 재료에는 최종 제품의 제조 공정, 외관 및 성능을 개선하기 위해 설계된 충전제, 첨가제, 코어 재료 또는 표면 마감재도 포함될 수 있습니다.

천연 및 합성 합성물

복합 재료는 천연 또는 합성이 될 수 있습니다. 천연 합성물인 목재는 셀룰로오스 또는 목재 섬유와 리그닌이라는 물질의 조합입니다. 섬유는 나무에 힘을 줍니다. 리그닌은 이를 결합하고 안정화시키는 매트릭스 또는 천연 접착제입니다. 기타 합성물은 합성(인공)입니다.

합판은 천연 재료와 합성 재료를 결합한 인공 합성물입니다. 목재 베니어판의 얇은 층은 함께 접착되어 천연 목재보다 더 강한 평평한 라미네이트 시트를 형성합니다.

플라스틱은 합성물입니까?

모든 플라스틱이 합성물은 아닙니다. 실제로 장난감, 물병 및 기타 친숙한 품목에 사용되는 대부분의 플라스틱은 합성물이 아닙니다. 그들은 순수한 플라스틱입니다. 그러나 많은 유형의 플라스틱을 강화하여 더 강하게 만들 수 있습니다. 플라스틱과 강화재의 이러한 조합은 지금까지 기술이 개발한 것 중 가장 강력하고 가장 다재다능한 재료(무게에 비해)를 만들 수 있습니다.

폴리머 수지(예:폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 또는 페놀)는 때때로 플라스틱이라고 합니다.

간략한 역사

사람들은 수천 년 동안 복합 재료를 사용해 왔습니다. 기원전 3400년 최초의 인공 합성물은 이라크의 메소포타미아인에 의해 만들어졌습니다. 오래된 사회는 합판을 만들기 위해 서로 다른 각도로 나무 조각을 서로 붙였습니다.

이에 따라 이집트인들은 기원전 2181년경 석고에 적신 아마포나 파피루스로 죽음의 가면을 만들기 시작했습니다. 나중에 두 사회는 진흙 벽돌, 도자기 및 보트를 강화하기 위해 짚으로 재료를 강화하기 시작했습니다.

서기 1200년에 몽골인들은 복합 아치를 건설하기 시작했는데, 이것은 당시에 믿을 수 없을 정도로 효과적이었습니다. 이것들은 나무, 소의 힘줄, 뿔, 대나무, 뼈, 그리고 소나무 수지로 접착된 비단으로 만들어졌습니다.

산업혁명 이후 합성수지는 중합 반응을 통해 고체 형태를 갖추게 되었습니다. 1900년대에 화학에 대한 이 새로운 지식은 폴리에스터, 페놀, 비닐과 같은 다양한 플라스틱의 제조로 이어졌습니다. 그러던 중 플라스틱의 개발이 시작되었고 화학자 레오 베이클랜드가 베이클라이트를 만들었습니다. 전기가 통하지 않고 내열성이 뛰어나서 많은 산업 분야에서 널리 사용될 수 있었습니다.

1930년대는 복합재료의 발전에 있어 매우 중요한 시기였습니다. 유리 섬유는 최초의 섬유 강화 폴리머(FRP) 산업을 창시한 Owens Corning에 의해 도입되었습니다. 이 시기에 개발된 수지는 오늘날까지 사용되고 있으며, 불포화 폴리에스터 수지는 1936년에 특허를 받았습니다. 2년 후 더 강력한 수지 시스템이 가능해졌습니다.

최초의 탄소 섬유는 1961년에 특허를 받은 후 상용화되었습니다. 1990년대 중반에 복합 재료는 이전에 사용된 재료에 비해 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 제조 공정 및 건설에서 점점 더 대중화되었습니다.

2000년대 중반 Boeing 787 Dreamliner의 복합 재료는 고강도 응용 분야에 대한 사용을 입증했습니다.

복합 재료의 다양한 유형

몇 가지 일반적인 복합 재료는 다음과 같습니다.

• 세라믹 매트릭스 합성물 :세라믹 매트릭스에 세라믹이 펼쳐져 있습니다. 열 충격 및 파손 방지 기능이 있어 일반 세라믹보다 우수합니다.
• 금속 매트릭스 복합재 :매트릭스 전체에 퍼진 금속
• 철근 콘크리트 :철근 등의 인장강도가 높은 재료로 보강한 콘크리트
• 유리 섬유 강화 콘크리트 :지르코니아 함량이 높은 유리섬유 구조물에 타설하는 콘크리트
• 반투명 콘크리트: 광섬유를 감싸는 콘크리트
• 공학 목재: 다른 값싼 재료와 결합하여 제조된 목재. 한 가지 예로 파티클 보드가 있습니다. 베니어판과 같은 특수 재료도 이 합성물에서 찾을 수 있습니다.
• 합판: 여러 겹의 얇은 목재를 서로 다른 각도로 접착하여 가공된 목재
• 공학 대나무 :대나무 섬유를 엮어서 판을 만듭니다. 이것은 목재보다 압축, 인장 및 굴곡 강도가 더 높기 때문에 유용한 합성물입니다.
• 마루: 종종 견목으로 여러 개의 나무 조각을 모은 정사각형. 장식용으로 판매됩니다.
• 목재-플라스틱 합성물 :플라스틱으로 주조된 목재 섬유 또는 밀가루
• 시멘트 결합 목재 섬유 :광물화된 목재 조각을 시멘트로 주조합니다. 이 합성물은 절연 및 음향 특성을 가지고 있습니다.
• 유리섬유: 비교적 저렴하고 유연한 플라스틱과 결합된 유리 섬유
• 탄소 섬유 강화 폴리머 :중량 대비 강도가 높은 플라스틱에 탄소 섬유를 세트
• 샌드위치 패널 :겹겹이 쌓인 다양한 합성물
• 복합 벌집 :벌집 모양을 형성하기 위해 여러 육각형의 복합 재료 선택.
• 종이 마슈 :접착제로 제본된 종이. 공예품에서 찾을 수 있습니다.
• 플라스틱 코팅지 :종이를 플라스틱으로 코팅하여 내구성을 높였습니다. 이것이 사용되는 예는 카드 놀이입니다.
• 구문 폼 :금속, 세라믹, 플라스틱에 마이크로벌룬을 채워 만든 가벼운 소재. 이 풍선은 유리, 탄소 또는 플라스틱을 사용하여 만들어집니다.

복합 재료의 이점

복합 재료는 우리가 운전하는 자동차, 스윙하는 골프 클럽, 이웃의 폐수를 제거하는 파이프 등에 사용됩니다. 로켓 선박과 같은 일부 응용 프로그램은 복합 재료 없이는 이륙하지 못할 것입니다.

복합 재료는 많은 이점을 제공합니다. 그 중 핵심은 강도, 경량, 내식성, 설계 유연성 및 내구성입니다.

• 강함 파운드당 복합 재료는 강철과 같은 다른 재료보다 강합니다. 복합 재료의 두 가지 주요 구성 요소인 섬유와 수지가 강도에 기여합니다. 섬유는 하중을 전달하는 반면 수지는 필요에 따라 복합 부품 전체에 무게를 분산시킵니다.
• 가벼움 복합 재료는 대부분의 목재 및 금속에 비해 무게가 가볍습니다. 근데 왜 더 가벼울까? 낮은 무게는 자동차와 비행기의 연비에 기여합니다. 전신주에서 교량 데크에 이르기까지 더 가벼운 물체는 더 쉽게 운반하고 설치할 수 있습니다.
• 저항성. 복합 재료는 날씨와 다른 재료를 갉아먹을 수 있는 가혹한 화학 물질로 인한 손상에 저항합니다. 따라서 염수, 독성 화학물질, 온도 변동 및 기타 가혹한 조건에 지속적으로 노출되는 응용 분야에 적합합니다.
• 유연합니다. 다양한 재료 조합을 복합 재료에 사용할 수 있으므로 설계 유연성이 허용됩니다. 재료는 각 응용 분야의 고유한 사양에 맞게 사용자 정의할 수 있습니다. 복합 재료는 복잡한 모양으로 쉽게 성형할 수도 있습니다.
• 내구성 간단히 말해서, 합성물은 지속됩니다! 복합 재료로 만든 구조물은 수명이 길고 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다. 보트와 같이 복합 재료로 만든 많은 제품이 반세기 이상 사용되었습니다.

합성물을 사용하는 이유

경량화는 부품에 기존 재료 대신 복합 재료를 사용하는 주요 이유 중 하나입니다. 복합 재료는 더 가볍지만 다른 재료보다 더 강할 수도 있습니다. 예를 들어, 강화 탄소 섬유는 1020 등급 강철보다 최대 5배 더 강하고 무게는 5분의 1에 불과하여 구조적 목적에 완벽합니다.

기존 유형의 재료에 비해 복합 재료를 사용하는 또 다른 이점은 전기 절연 특성뿐 아니라 열 및 내화학성입니다. 기존 재료와 달리 복합 재료는 단일 재료에서 흔히 볼 수 없는 여러 속성을 가질 수 있습니다.

섬유 강화 플라스틱(GRP 복합 재료)과 같은 섬유 강화 복합 재료는 마케팅용 최종 제품의 개발 및 제조에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

복합 사용의 예:

• 전기 장비
• 항공우주 구조물
• 인프라
• 파이프 및 탱크
• 플라스틱 적층 빔을 사용하여 집의 프레임을 만들 수 있음

FAQ.

복합 재료란 무엇입니까?

복합 재료는 물리적 및 화학적 특성이 다른 두 재료의 조합입니다. 그것들이 결합되면 예를 들어 더 강하고 가벼우 며 전기에 저항하는 것과 같은 특정 작업을 수행하는 데 특화된 재료를 만듭니다. 또한 강도와 강성을 향상시킬 수 있습니다.

합성물이란 무엇입니까?

복합 재료는 두 가지 이상의 구성 재료로 만들어진 재료입니다. 이러한 구성 재료는 화학적 또는 물리적 특성이 현저히 다르며 개별 요소와 달리 결합하여 특성을 가진 재료를 만듭니다.

복합 재료의 예는 무엇입니까?

복합 건축 자재의 예로는 콘크리트, 강화 플라스틱, 시멘트, 강철 강화 콘크리트 및 합성 목재 빔이 있습니다. 이러한 재료는 일반적으로 내구성이 강하고 강합니다.

복합 재료의 예는 무엇입니까?

복합 재료의 예:

• 진흙 벽돌. 진흙 벽돌에 대해 이야기하는 것보다 복합 재료를 소개하는 더 좋은 방법이 있습니까?
• 나무. 나무(물론 나무도 포함)는 수천 년 동안 존재해 왔습니다.
• 유리섬유
• 반투명 콘크리트.
• 흡수성 콘크리트.
• 케블라.
• 탄소 섬유
• 파이크레타.

합성물의 4가지 유형은 무엇입니까?

복합 재료는 일반적으로 매트릭스에 사용되는 재료 유형에 따라 분류됩니다. 복합 재료의 4가지 주요 범주는 폴리머 매트릭스 복합재(PMC), 금속 매트릭스 복합재(MMC), 세라믹 매트릭스 복합재(CMC) 및 탄소 매트릭스 복합재(CAMC)입니다.

복합재료의 주요 유형은 무엇입니까?

탄소 강화 섬유 플라스틱, 유리 섬유 강화 알루미늄, 탄소 나노튜브가 포함된 복합 재료 등 다양한 유형의 복합 재료가 있습니다. 다른 유형의 복합 재료에는 금속 매트릭스 및 세라믹 매트릭스 복합이 포함됩니다.

합성물이 플라스틱으로 만들어졌습니까?

모든 플라스틱이 합성물은 아닙니다. 플라스틱과 강화재의 이러한 조합은 기술에 의해 개발된 가장 강력하고 가장 다재다능한 재료(무게에 비해)를 생산할 수 있습니다. 폴리머 수지(예:폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 또는 페놀)는 때때로 플라스틱이라고 합니다.

복합 예시란 무엇입니까?

수학에서 합성수는 인수가 2개 이상인 정수로 정의할 수 있습니다. 소수가 아닌 정수는 두 개 이상의 숫자로 나눌 수 있기 때문에 합성수입니다. 예를 들어, 4, 6, 8, 9, 10은 처음 몇 개의 합성 숫자입니다.

복합재료는 무엇을 사용합니까?

복합 재료는 이제 패널, 프레임, 내부 구성 요소 및 기타 부품을 포함한 차량 및 장비 응용 프로그램에 사용되고 있습니다. 일부 복합 기반 시설에는 건물, 도로, 교량 및 말뚝이 포함됩니다.

폴리머와 합성물의 차이점은 무엇입니까?

그러나 사용 가능한 문헌에 따르면 폴리머 블렌드와 복합 재료의 주요 차이점은 폴리머 블렌드는 두 개 이상의 폴리머를 혼합하여 단일 상을 얻는 것으로 구성되는 반면 복합 재료는 두 개 이상의 요소의 조합으로 구성된다는 것입니다. 결과적으로 다상, 다성분 시스템.

복합 재료의 두 가지 구성 요소는 무엇입니까?

복합 재료는 개별 재료로 만들어집니다. 이러한 개별 재료를 구성 재료라고 하며 두 가지 주요 범주가 있습니다. 하나는 매트릭스(바인더)이고 다른 하나는 강화입니다.

벽돌은 합성물인가요?

복합 재료의 예로는 벽돌, 유리 섬유, 탄소 섬유, 콘크리트, 합판 및 케블라가 있습니다.

복합 재료를 사용하는 이유는 무엇입니까?

복합 재료의 가장 큰 장점은 가벼움과 결합된 강도와 강성입니다. 보강재와 매트릭스 재료의 적절한 조합을 선택함으로써 제조업체는 특정 목적을 위한 특정 구조의 요구 사항에 정확히 맞는 특성을 생산할 수 있습니다.

복합재료의 단점은 무엇입니까?

단점:

• GRP.
• 비싼 자료.
• 전문적인 제조공정이 필요합니다.
• 고품질 금형이 필요합니다.
• 탄소 섬유.
• 매우 비싼 재료입니다.
• 검정색으로만 제공됩니다.
• 매우 전문화된 제조 공정이 필요합니다.

복합재와 합금의 차이점은 무엇입니까?

합금과 복합 재료는 모두 다른 요소의 혼합물입니다. 합금과 복합 재료의 주요 차이점은 두 재료의 구성에 있습니다. 합금은 구성에 최소 하나의 금속을 포함해야 하지만 복합 재료에는 금속 성분이 없습니다.

복합 재료의 섬유란 무엇입니까?

복합 재료에서 섬유는 매트릭스 수지에 의해 제자리에 고정되어 인장 강도에 기여하여 무게를 최소화하면서 강도 및 강성과 같은 최종 부품의 성능 특성을 향상시킵니다.

복합 재료의 장점은 무엇입니까?

기타 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 성형 치수 정확도. 엄격한 허용 오차, 반복 가능한 성형.
• 내화학성.
• 통합 부품 및 기능.
• 내식성.
• 디자인 유연성.
• 내구성.
• 많은 하중을 견딜 수 있는 높은 굴곡 계수. 높은 충격 강도.
• 높은 온도에서의 고성능

합판은 합성물입니까?

합판은 그 자체가 복합 재료의 기본 형태로, 얇은 목재 시트를 함께 적층하여 더 두껍고 강한 최종 제품을 만들어냅니다.

콘크리트는 합성물입니까?

콘크리트는 시간이 지남에 따라 경화(경화)되는 유동성 시멘트(시멘트 페이스트)와 함께 결합된 미세하고 굵은 골재로 구성된 복합 재료입니다. 콘크리트는 물 다음으로 세계에서 두 번째로 많이 사용되는 물질이며 가장 널리 사용되는 건축 자재입니다.

복합재료의 종류는 얼마나 됩니까?

복합 기지 재료에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 세라믹 기지 – 세라믹 기지 복합 재료(CMC)는 복합 재료의 하위 그룹입니다. 이들은 세라믹 매트릭스에 내장된 세라믹 섬유로 구성되어 세라믹 섬유 강화 세라믹(CFRC) 재료를 형성합니다.

유리 섬유는 합성물입니까?

가장 널리 사용되는 복합 재료는 일반적으로 유리 섬유라고 불리는 폴리에스터 수지의 유리 섬유입니다. 유리 섬유는 가벼우며 내부식성이며 경제적이며 가공이 용이하고 기계적 특성이 우수하며 50년 이상의 역사를 자랑합니다.

복합재료란 무엇이며 그 용도는 무엇입니까?

복합 재료는 물리적 및 화학적 특성이 다른 두 재료의 조합입니다. 그것들이 결합되면 예를 들어 더 강하고 가벼우 며 전기에 저항하는 것과 같은 특정 작업을 수행하는 데 특화된 재료를 만듭니다. 또한 강도와 강성을 향상시킬 수 있습니다.

나일론은 복합 재료입니까?

나일론은 폴리머 사슬에 극성기가 부착되어 PP보다 더 복잡한 폴리머로 나일론에 친수성을 부여합니다. 둘 다 극성 특성으로 인해 나일론과 목재가 강한 접착력과 결합하여 더 높은 강성과 강도를 가진 복합 재료가 될 것으로 예상됩니다.

합성물과 혼합의 차이점은 무엇입니까?

합성은 다른 구성 요소의 혼합물이고 혼합은 두 가지 이상의 혼합물입니다.

콘크리트는 폴리머입니까, 합성입니까?

폴리머 콘크리트는 골재가 폴리머 바인더를 사용하여 매트릭스로 결합된 복합 재료입니다.

탄소 섬유란 무엇입니까?

탄소 섬유는 탄소 원자에 의해 결합된 긴 분자 끈으로 구성된 유기 폴리머로 만들어집니다. 대부분의 탄소 섬유(약 90%)는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 공정으로 만들어집니다. 소량(약 10%)은 레이온이나 석유피치공정으로 제조된다.

복합재료가 강철을 대체할 수 있습니까?

복합 재료는 일반적으로 높은 수준의 기계적 성능을 요구하는 구조에 사용됩니다. 높은 중량 대비 강도 및 중량 대비 강성은 기존 금속 구조를 대체하는 가벼운 구조의 개발을 촉진했습니다.