La storia dei materiali compositi plastici
Quando due o più materiali diversi vengono combinati, il risultato è un materiale composito.Il primo utilizzo di materiali compositi risale al 1500 a.C., quando i primi coloni egiziani e mesopotamici mescolarono fango e paglia per creare edifici forti e durevoli.La paglia continua a fornire rinforzo per antichi prodotti compositi tra cui ceramiche e navi.
Successivamente, nel 1200 d.C., i Mongoli inventarono il primo arco composto.
Utilizzando una combinazione di legno, ossa e "colla animale", l'arco è avvolto nella corteccia di betulla.Questi archi sono potenti e precisi.L'arco mongolo composto contribuì a garantire il dominio militare di Gengis Khan.
Nascita dell'"era della plastica"
Quando gli scienziati svilupparono la plastica, ebbe inizio l’era moderna dei materiali compositi.Prima di questo, le resine naturali derivate da piante e animali erano l’unica fonte di colle e adesivi.All'inizio del 20° secolo furono sviluppate materie plastiche come il vinile, il polistirolo, il fenolico e il poliestere.Questi nuovi materiali sintetici sono superiori alle singole resine derivate dalla natura.
Tuttavia, la plastica da sola non può fornire una resistenza sufficiente per alcune applicazioni strutturali.Il rinforzo è necessario per fornire ulteriore resistenza e rigidità.
Nel 1935, Owens Corning (Owens Corning) introdusse la prima fibra di vetro, la fibra di vetro.La combinazione di fibra di vetro e polimero plastico produce una struttura molto resistente ma allo stesso tempo leggera.
Questo è l’inizio dell’industria dei polimeri rinforzati con fibre (FRP).
Seconda Guerra Mondiale: promozione dell'innovazione nei materiali compositi
Molti dei più grandi progressi nel campo dei materiali compositi sono il risultato delle richieste del tempo di guerra.Proprio come i mongoli svilupparono gli archi compound, la Seconda Guerra Mondiale portò l’industria del FRP dal laboratorio alla produzione vera e propria.
Le applicazioni leggere degli aerei militari richiedono materiali alternativi.Gli ingegneri hanno subito capito gli altri vantaggi dei materiali compositi, oltre alla leggerezza e alla resistenza.Ad esempio, si scoprì che il materiale composito in fibra di vetro era trasparente alle radiofrequenze e il materiale fu presto adatto a ricoprire apparecchiature radar elettroniche (Radome).
L'adattamento ai materiali compositi: dall'"era spaziale" al "quotidiano"
Alla fine della Seconda Guerra Mondiale, la piccola industria dei compositi di nicchia era in pieno svolgimento.Con il calo della domanda di prodotti militari, un piccolo numero di innovatori di materiali compositi sta ora lavorando per introdurre materiali compositi in altri mercati.La nave è un prodotto ovvio che trae vantaggio.Il primo scafo commerciale in composito fu varato nel 1946.
A quel tempo, Brandt Goldsworthy veniva spesso definito il "nonno dei compositi" e sviluppò molti nuovi processi e prodotti di produzione, inclusa la prima tavola da surf in fibra di vetro, che rivoluzionò questo sport.
Goldsworthy ha anche inventato un processo di produzione chiamato pultrusione, che consente prodotti rinforzati con fibra di vetro affidabili e resistenti.Oggi, i prodotti realizzati con questo processo includono binari per scale, manici per utensili, tubi, aste per frecce, armature, pavimenti dei treni e attrezzature mediche.
Progresso continuo nei materiali compositi
L’industria dei materiali compositi iniziò a maturare negli anni ’70.Sviluppare resine plastiche migliori e fibre rinforzanti migliorate.Ha sviluppato un tipo di fibra aramidica chiamata Kevlar, che è diventata la prima scelta per l'armatura grazie alla sua elevata resistenza alla trazione, alta densità e leggerezza.In questo periodo fu sviluppata anche la fibra di carbonio;sta sostituendo sempre più parti precedentemente realizzate in acciaio.
L’industria dei compositi è ancora in evoluzione e la maggior parte della crescita è basata principalmente sulle energie rinnovabili.Le pale delle turbine eoliche, in particolare, continuano a imporre limiti dimensionali e richiedono materiali compositi avanzati.
Orario di pubblicazione: 21 aprile 2021