معرفی کتاب: برای درک کامل نقش و کاربرد مواد کامپوزیتی در یک سازه، لازم است که شناخت دقیقی از مواد تشکیل‌دهنده و روش‌های فرآوری آن‌ها داشته باشیم. این کتاب راهنما به بررسی مبانی نظری کامپوزیت‌ها، خواص مواد مورد استفاده و سپس فن‌آوری‌های مختلف فرآوری که معمولاً برای تبدیل مواد به سازه‌های نهایی به کار می‌روند، می‌پردازد.

در ساده‌ترین شکل، یک ماده کامپوزیتی ماده‌ای است که از ترکیب حداقل دو جزء تشکیل شده و این اجزا در کنار یکدیگر، خواصی را ایجاد می‌کنند که با خواص هر یک از اجزا به‌تنهایی متفاوت است. در عمل، اکثر کامپوزیت‌ها از یک ماده پایه در زمینه به نام «ماتریس» و نوعی تقویت‌کننده تشکیل شده‌اند که عمدتاً برای افزایش استحکام و سفتی ماتریس به آن افزوده می‌شود. این ماده تقویت‌کننده معمولاً به شکل الیاف است.

امروزه، رایج‌ترین کامپوزیت‌های ساخت بشر را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:

کامپوزیت‌های زمینه پلیمری (PMC ها): این مواد، رایج‌ترین نوع کامپوزیت‌ها محسوب می‌شوند و در این کتاب به آن‌ها پرداخته خواهد شد. این مواد که به نام FRP (پلیمرها یا پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف) نیز شناخته می‌شوند، از رزین بر پایه پلیمر به‌عنوان ماتریس و انواع مختلفی از الیاف مانند شیشه، کربن و آرامید به‌عنوان تقویت‌کننده استفاده می‌کنند.

کامپوزیت‌های زمینه فلزی (MMC ها): این مواد که به‌طور فزاینده‌ای در صنعت خودروسازی استفاده می‌شوند، از فلزی مانند آلومینیوم به‌عنوان ماتریس بهره می‌برند و با الیاف یا ذراتی نظیر کاربید سیلیکون تقویت می‌شوند.

کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (CMC ها): این مواد که در محیط‌های با دمای بسیار بالا کاربرد دارند، از سرامیک به‌عنوان ماتریس استفاده کرده و با الیاف کوتاه یا ویسکرهایی (whiskers) مانند انواع ساخته ‌شده از کاربید سیلیکون و نیترید بور، تقویت می‌شوند.

سیستم‌های رزینی مانند اپوکسی‌ها و پلی‌استرها به‌تنهایی کاربرد محدودی در تولید سازه‌ها دارند، زیرا خواص مکانیکی آن‌ها در مقایسه با برخی مواد مانند اکثر فلزات، چندان بالا نیست. با این حال، این مواد دارای ویژگی‌های مطلوبی هستند که مهم‌ترین آن قابلیت شکل‌پذیری آسان به اشکال پیچیده است.

موادی مانند شیشه، آرامید و بور دارای استحکام کششی و فشاری بسیار بالایی هستند، اما در حالت «جامد»، این خواص به‌خوبی نمایان نمی‌شوند. دلیل این امر آن است که هنگام اعمال تنش، عیوب سطحی تصادفی باعث ایجاد ترک و شکست مواد در تنش‌هایی بسیار پایین‌تر از «نقطه شکست نظری» آن‌ها می‌شود. برای غلبه بر این مشکل، این مواد به شکل الیاف تولید می‌شوند، در این حالت، اگرچه تعداد یکسانی از عیوب تصادفی همچنان وجود خواهد داشت، این عیوب تنها به تعداد کمی از الیاف محدودشده و سایر الیاف‌ها استحکام نظری ماده را حفظ می‌کنند. در نتیجه، مجموعه‌ای از الیاف عملکرد بهینه ماده را با دقت بیشتری منعکس می‌کنند. با این حال، الیاف به‌تنهایی فقط می‌توانند خواص کششی را در راستای طول خود نشان دهند، همان‌گونه که رشته نخ‌ها در یک طناب عمل می‌کنند.

هنگامی که سیستم‌های رزینی با الیاف تقویت‌کننده مانند شیشه، کربن و آرامید ترکیب می‌شوند، خواص استثنایی به دست می‌آید. ماتریس رزینی، بار اعمال شده به کامپوزیت را بین تک‌تک الیاف توزیع می‌کند و همچنین از الیاف در برابر آسیب‌های ناشی از سایش و ضربه محافظت می‌نماید. استحکام و سفتی بالا، سهولت در قالب‌گیری اشکال پیچیده، مقاومت محیطی بالا و همه این خواص همراه با چگالی پایین، باعث می‌شوند که کامپوزیت حاصل برای بسیاری از کاربردها نسبت به فلزات برتری داشته باشد.

از آنجا که کامپوزیت‌های زمینه پلیمری (PMC ها) ترکیبی از سیستم رزینی و الیاف تقویت‌ کننده هستند، خواص ماده کامپوزیتی نهایی، تلفیقی از خواص رزین به تنهایی و الیاف به تنهایی خواهد بود.

کلیدواژه‌ها: مبانی نظری کامپوزیت‌ها، کامپوزیت‌های زمینه پلیمری، طراحی با کامپوزیت‌ها، لامینت‌های یکپارچه (مونولیتیک)، قانون مخلوط‌ها، نظریه لامینت، نمادگذاری لایه‌ها، ساندویچ پنل‌ها، ماتریس رزینی، الیاف، انواع پارچه، مواد هسته در سازه‌های ساندویچی، روش‌های فرآوری، پاشش رزین (Spray Lay-up)، لایه‌گذاری مرطوب/لایه‌گذاری دستی  (Wet Lay-up/Hand Lay-up)، کیسه خلاء (Vacuum Bagging – Wet Lay-up)، پیچش رشته‌ای (Filament Winding)، پالتروژن (Pultrusion)، قالب‌گیری انتقال رزین (Resin Transfer Moulding – RTM)، سایر فرآیندهای تزریق SCRIMP، RIFT، VARTM ، پیش‌آغشته – اتوکلاو (Prepreg – Autoclave)، پیش‌آغشته – خارج از اتوکلاو (Prepreg – Out of Autoclave)، اتصال ثانویه (Secondary Bonding) در کامپوزیت‌ها، طراحی اتصال، ژل شدن، پخت و پس‌پخت