การจำแนกประเภทวัสดุ

วัสดุผสม หมายถึง วัสดุที่ประกอบด้วยสารต่างๆ ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปรวมกันด้วยวิธีต่างๆ สามารถใช้ประโยชน์จากวัสดุต่างๆ เอาชนะข้อบกพร่องของวัสดุชนิดเดียว และขยายขอบเขตการใช้งานของวัสดุ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของน้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง การประมวลผลและการขึ้นรูปที่สะดวก ความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยม ความทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมี และความทนทานต่อสภาพอากาศที่ดี วัสดุคอมโพสิตจึงค่อย ๆ แทนที่ไม้และโลหะผสม และใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ รถยนต์ ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ การก่อสร้าง อุปกรณ์ออกกำลังกาย และสาขาอื่น ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

วัสดุ การแปรรูป ประเภทการขึ้นรูป

ด้วยการพัฒนาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เทคโนโลยีของเรซินและใยแก้วยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และกำลังการผลิตของผู้ผลิตโดยทั่วไปดีขึ้น ดังนั้นราคาและต้นทุนของวัสดุคอมโพสิตเสริมใยแก้วจึงได้รับการยอมรับจากหลายอุตสาหกรรม แต่ ความแข็งแรงของวัสดุผสมเสริมใยแก้วยังไม่เพียงพอ เปรียบได้กับโลหะ. ดังนั้น คาร์บอนไฟเบอร์ ไฟเบอร์โบรอน และวัสดุคอมโพสิตเสริมแรงอื่นๆ จึงออกมาทีละชิ้น ทำให้กลุ่มวัสดุผสมโพลิเมอร์มีความสมบูรณ์มากขึ้น และกลายเป็นวัสดุที่จำเป็นสำหรับหลายอุตสาหกรรม ในปัจจุบัน ผลผลิตประจำปีของวัสดุคอมโพสิตในโลกมีมากกว่า 5.5 ล้านตัน และมูลค่าการส่งออกต่อปีสูงถึงกว่า 130 พันล้านเหรียญสหรัฐ หากรวมผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงของการบินและอวกาศทางทหารในยุโรปและสหรัฐอเมริกา มูลค่าที่ส่งออกจะน่าทึ่งยิ่งขึ้น จากมุมมองทั่วโลก การผลิตวัสดุคอมโพสิตในโลกส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในยุโรป อเมริกา และเอเชียตะวันออก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การผลิตและความต้องการวัสดุคอมโพสิตในยุโรปและสหรัฐอเมริกาเติบโตอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ญี่ปุ่นในเอเชียมีการพัฒนาค่อนข้างช้าเนื่องจากภาวะเศรษฐกิจตกต่ำ แต่ตลาดในจีน โดยเฉพาะในจีนแผ่นดินใหญ่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว . ตามสถิติของ PPG ผู้ผลิตวัสดุผสมรายใหญ่ของโลก ในปี 2543 ส่วนแบ่งทั่วโลกของวัสดุผสมในยุโรปอยู่ที่ประมาณ 32% และผลผลิตต่อปีประมาณ 2 ล้านตัน ในขณะเดียวกัน อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีของวัสดุคอมโพสิตในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษที่ 1990 นั้นมีอัตราการเติบโตประมาณสองเท่าของ GDP ของสหรัฐอเมริกา โดยอยู่ที่ 4% ถึง 6% ในปี 2543 ผลผลิตประจำปีของวัสดุคอมโพสิตในสหรัฐอเมริกาสูงถึงประมาณ 1.7 ล้านตัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของวัสดุคอมโพสิตสำหรับรถยนต์ทำให้รถยนต์อเมริกันกลับมาฟื้นตัวในตลาดโลก การพัฒนาวัสดุคอมโพสิตในเอเชียในช่วงไม่กี่ปีมานี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเปลี่ยนแปลงโดยรวมของเศรษฐกิจการเมือง และส่วนแบ่งของประเทศต่างๆ ก็แตกต่างกันไปอย่างมาก โดยรวมแล้ว คอมโพสิตในเอเชียจะยังคงเติบโต โดยมีผลผลิตรวมประมาณ 1.45 ล้านตันในปี 2543 และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 1.8 ล้านตันในปี 2548

ประวัติการพัฒนาวัสดุ

จากมุมมองของการใช้งาน วัสดุคอมโพสิตส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ในสหรัฐอเมริกาและยุโรป ในปี พ.ศ. 2543 ปริมาณวัสดุผสมที่ใช้สำหรับชิ้นส่วนรถยนต์ในสหรัฐอเมริกาสูงถึง 148,000 ตัน และปริมาณวัสดุผสมที่ใช้ในชิ้นส่วนรถยนต์ในยุโรปคาดว่าจะสูงถึง 105,000 ตันในปี พ.ศ. 2546 ในญี่ปุ่น วัสดุผสมส่วนใหญ่จะใช้สำหรับที่อยู่อาศัย สิ่งก่อสร้าง เช่น อุปกรณ์ห้องน้ำ อย่างไรก็ตาม จากมุมมองทั่วโลก อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นผู้ใช้วัสดุคอมโพสิตรายใหญ่ที่สุด และศักยภาพในการพัฒนาในอนาคตยังมีอีกมาก และเทคโนโลยีใหม่ๆ มากมายกำลังได้รับการพัฒนา ตัวอย่างเช่น เพื่อลดเสียงเครื่องยนต์และเพิ่มความสะดวกสบายของรถยนต์ มีความพยายามในการพัฒนาแผ่นเหล็กลดแรงสั่นสะเทือนด้วยเรซินเทอร์โมพลาสติกที่ยึดติดระหว่างแผ่นรีดเย็นสองชั้น ก้านสูบและตลับลูกปืนได้เริ่มใช้วัสดุผสมเมทริกซ์โลหะ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านน้ำหนักเบาของรถยนต์ จะมีการใช้วัสดุคอมโพสิตใหม่ๆ มากขึ้นในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ ในขณะเดียวกัน ด้วยการให้ความสำคัญมากขึ้นในประเด็นการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การประยุกต์ใช้วัสดุผสมพอลิเมอร์เพื่อทดแทนไม้ก็ได้รับการส่งเสริมเพิ่มเติมเช่นกัน ตัวอย่างเช่น วัสดุคอมโพสิตที่แปรรูปจากเส้นใยพืชและพลาสติกเหลือใช้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอเมริกาเหนือเป็นพาเลทและกล่องบรรจุภัณฑ์เพื่อทดแทนผลิตภัณฑ์ไม้ และวัสดุคอมโพสิตที่ย่อยสลายได้ได้กลายเป็นจุดสนใจของการพัฒนาและการวิจัยทั้งในและต่างประเทศ

นอกจากนี้ นาโนเทคโนโลยีได้ดึงดูดความสนใจของผู้คนอย่างค่อยเป็นค่อยไป และการวิจัยและพัฒนาวัสดุคอมโพสิตนาโนก็กลายเป็นประเด็นร้อนใหม่เช่นกัน พลาสติกดัดแปลงนาโนสามารถเปลี่ยนสถานะรวมและสัณฐานวิทยาของผลึกของพลาสติก เพื่อให้มีคุณสมบัติใหม่ ในขณะที่เอาชนะความขัดแย้งที่เข้ากันไม่ได้ระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียวของวัสดุแบบดั้งเดิม คุณสมบัติที่ครอบคลุมของวัสดุก็ดีขึ้นอย่างมาก