מהם השימושים המרכזיים של חומרים מרוכבים?

החומרים המרוכבים הם חלק בלתי נפרד מהחיים שלנו ומהווים בסיס לייצור מגוון גדול מאוד של מוצרים - בין השאר בזכות טכנולוגיות מתקדמות שמרחיבות את מנעד האפשרויות שלנו, והופכות את החומרים המרוכבים עצמם לאיכותיים יותר.

מהו חומר מרוכב?

חומרים מרוכבים הם מבנים שמורכבים ממספר חומרים שונים, כך שהתוצאה מתאפיינת במספר תכונות מבוקשות בהתאם לשימוש הרצוי. כך למשל אם יש צורך בחומר שיהיה גם דק, גם עמיד בלחץ, גם קל משקל וגם גמיש, אין חומרים טהורים שעומדים בכל הדרישות, ועל כן הפתרון הוא חומר מרוכב.

תחום זה של הנדסת חומרים החל להתפתח כדי לספק את צרכי תעשיית התעופה ובמטרה לשפר את ביצועי המטוסים. כיום, כאמור, נעשה בהם שימוש מגוון מאוד. עוד כדאי לדעת שהחומרים עצמם נשארים נפרדים במסגרת החומר המרוכב, וגם ללא מיקרוסקופ ניתן להבחין בכל אחד מהם בבירור. המבנה הבסיסי ביותר של חומר מרוכב הוא סיבים וחומר שמשמש כדבק (בדומה לעץ, שגם הוא למעשה חומר מרוכב, מסיבי תאית חזקים וארוכים ומחומר בשם ליגנין שתפקידו הוא להדביק את הסיבים). הסיבים מקנים לחומרים המרוכבים את הגמישות ואת העמידות בפני מתיחה. הדבק מוסיף את העמידה בלחצים, ובזכות החיבור ניתן גם לקבל חומר מרוכב קל משקל.

בטון

החומר המרוכב הנפוץ ביותר הוא בטון. הבטון שבו אנחנו משתמשים מכיל חצץ וחול, וכן תערובת מלט שתפקידה הוא לשמש כ"דבק". בחלק מהמקרים הבטון כולל גם רשת ברזל - זהו למעשה הבטון המזוין - ובכל מקרה גם מי שאינו מהנדס חומרים מוסמך מזהה מיד את ההבדלים המשמעותיים בין תכונות הבטון לבין תכונות החומרים שמרכיבים אותו, וזוהי בעצם הסיבה לפיתוח חומרים מרוכבים.

מגלשות וגלשנים, מכוניות וסירות

כאמור מרבית החומרים המרוכבים עשויים מסיבים וחומר שמדביק אותם, וההבדלים הם בסוג הסיבים ומאפייניהם וכן בסוג הדבק ותכונותיו.

דוגמה לסיבים נפוצים במיוחד היא הפיברגלס, כלומר סיבי זכוכית. הפיברגלס הוא מרכיב בסיסי במגלשות, גלשנים, מכוניות וגם סירות.

שלדה של אופניים חשמליים, חלקי מטוסים

סיבים נפוצים אחרים הם סיבי פחמן. זהו חומר חדש יחסית, שמיוצר באמצעות פחמון סיבים אורגניים אחרים דוגמת פוליאסטר או משי. חימום סיבים אלה בסביבה שאין בה חמצן מייצר חומר דקיק (קוטר של מאית המילימטר), כמובן קל משקל וכזה שחוזק המתיחה שלו מרשים במיוחד. בהתאם סיבי פחמן הם מרכיב חיוני בכל מקום שבו התכונות הנדרשות הן חוזק מתיחה משמעותי ומשקל נמוך - שלדה של אופניים חשמליים היא דוגמה אחת, שכן המטרה היא להבטיח מקסימום עמידות בלי שהאופניים יהיו כבדים יתר על המידה, ועוד תחום שבו סיבי פחמן חוללו שינויים דרמטיים הוא מטוסים. הדרימליינר, דגם מתקדם במיוחד שמייצרת חברת בואינג, הוא דוגמה מצוינת למטוס משתלם במיוחד עבור חברות התעופה, וזאת בזכות היכולת שלו לשאת מספר גדול במיוחד של נוסעים ולשמור על צריכת דלק נמוכה. בדרך כלל חומר מרוכב שכולל סיבי פחמן יכלול גם דבק אפוקסי או פולימר אחר כדי להבטיח מקסימום עמידות גם כשהחומר דק.
 

*המדור הינו מדור צרכני ואין לייחס לנאמר בו תחליף לייעוץ מקצועי. ט.ל.ח