วัสดุเชิงประกอบ (Composite Material)
แบบจำลองของวัสดุเชิงประกอบ
วัสดุเชิงประกอบ (Composite Material) คือ วัสดุที่ประกอบด้วยวัสดุอย่างน้อย 2 ชนิดขึ้นไป และไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน โดยวัสดุแต่ละชนิดที่นำมาทำเป็นวัสดุเชิงประกอบจะมีสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางเคมีที่ต่างกัน
หลายคนอาจสงสัยว่า ทำไมจึงต้องใช้วัสดุหลายๆชนิดด้วย
เราใช้วัสดุเพียงแค่ชนิดเดียวไม่ได้เหรอ
จะทำให้มันยุ่งยากไปทำไม
ซึ่งจริงๆก็สามารถนำวัสดุเพียงแค่ชนิดเดียวมาทำเป็นสิ่งต่างๆได้อยู่แล้ว
แต่เมื่อเทคโนโลยีมีการพัฒนามากขึ้น บางทีวัสดุแบบเดิมๆก็อาจจะไม่ได้มีสมบัติที่เหมาะสมกับเทคโนโลยีใหม่ๆ
อย่างเช่น ในการสร้างเครื่องบิน หากใช้เหล็กเพียงอย่างเดียว เราก็อาจจะได้เครื่องบินที่แข็งแรง แต่ก็จะบินขึ้นได้ยาก เนื่องจากเหล็กมีน้ำหนักมาก แต่หากใช้พลาสติกซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าเหล็ก ก็อาจจะขึ้นบินได้ แต่ก็จะมีความแข็งแรงน้อยกว่าเหล็ก ทำให้เครื่องบินนั้นจะบรรทุกคนและสิ่งของได้น้อยมาก
ดังนั้นวัสดุในการทำเครื่องบินที่เราต้องการคือ ต้องมีน้ำหนักเบาและแข็งแรง ทำให้วัสดุเชิงประกอบจึงอาจเป็นคำตอบของปัญหานี้
โดยวัสดุเชิงประกอบจะสามารถเพิ่มความแข็งแรง, ความทนทาน, ประสิทธิภาพ, และเพิ่มสมบัติต่างๆ เช่น สมบัติการนำความร้อน, สมบัติการนำไฟฟ้า, สมบัติการย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ และสมบัติอื่นๆอีกมากมาย
โดยทั่วไปวัสดุเชิงประกอบจะประกอบไปด้วย 2 ส่วนหลักๆคือ สารเนื้อพื้น (Matrix) และ สารเสริมแรง (Reinforcement)
แบบจำลองโครงสร้างของวัสดุเชิงประกอบ
สารเนื้อพื้น (Matrix) ทำหน้าที่ปกป้องสารเสริมแรงจากความเสียหายที่อาจจะเกิดจากสภาพแวดล้อมและแรงที่กระทำกับวัสดุ รวมถึงใช้เป็นตัวยึดสารเสริมแรงให้อยู่ด้วยกัน
สารเสริมแรง (Reinforcement) ส่วนมากมักเป็นเส้นใย (Fiber) แต่บางครั้งก็อาจเป็นอนุภาค (เม็ดเล็กๆ, Particle) โดยมีหน้าที่ในการเสริมความแข็งแรงให้กับสารเนื้อพื้น เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุเชิงประกอบเกิดการแตกหัก
ในธรรมชาติก็มีวัสดุเชิงประกอบอยู่ด้วย นั่นก็คือ ไม้ ซึ่งประกอบด้วย cellulose (reinforcement) และ lignin (matrix) โดยเส้นใยของ cellulose มีหน้าที่เพิ่มความแข็งแรงให้กับไม้ ส่วน lignin จะมีหน้าที่ยึด cellulose ให้อยู่ด้วยกัน
แบบจำลองโครงสร้างของไม้
ส่วนวัสดุเชิงประกอบอีกชนิดหนึ่งที่นิยมนำมาใช้งานมากก็คือ คอนกรีตเสริมเหล็ก
คอนกรีตเสริมเหล็ก จะประกอบด้วย คอนกรีต (matrix) ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถรับแรงอัดได้สูง แต่สามารถรับแรงดึงได้ต่ำ อีกทั้งยังมีความเปราะ และเหล็ก (reinforcement) ที่ความสามารถในการรับแรงดึงสูง
คอนกรีตเสริมเหล็ก
ดังนั้นคอนกรีตเสริมเหล็กจึงมีประสิทธิภาพในการรับแรงที่เพิ่มขึ้น จากการถ่ายเทแรงภายในระหว่างคอนกรีตและเหล็ก
เรื่องราวของวัสดุเชิงประกอบเพิ่งจะเริ่มต้นขึ้นเท่านั้น หากใครสนใจก็อย่าลืมติดตามบทความใหม่ๆจากเพจ MatTech กันด้วยนะครับ
Reference
- 3
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
