V strojárstve sa prejavil silný trend v stavbe strojov, obzvlášť pri stavbe blokov pre cnc obrábacie stroje u ktorých zliatinové diely sú nahrádzané komponentami z polymerbetónu alebo liateho kompozitu.
Dávno nie je rarita vidieť ľudí s kompozitnými náhradami končatín a protéz, pohodlné zubárske kreslo či magnetickú rezonanciu „oblečenú“ do kompozitu. Možnosti sa stále rozširujú.
Vlákna a vláknité materiály majú nezastupiteľné miesto pri výrobe elektroniky a elektrických súčastí, ako izolanty ale aj čiastočne vodivé elementy.
Odvetvie ktoré využíva materiálove inžinierstvo v oblasti kompozitov v najväčšej miere od ich objavenia. Kompozitné vláknité štruktúry nechýbajú v žiadnom modernom leteckom stroji, rakete či satelite.
Pri výrobe konštrukčných častí, ako dizajnové ušľahtilé komponenty prémiových značiek si kompozity razia cestu nie len kôly svojej pridanej hodnote pomer váha-pevnosť ale stále častejšie sa automobilky snažia túto filozofiu aplikovať aj vo veľkosériovej výrobe.
V tomto smere revolúciu očakávame v najbližšej dekáde, enviromentálne výzvy ako aj udržateľnosť zdrojov budú dôvodom prečo kvalita a trvácnosť dostanú prednosť pred kvantitou.
V tomto odvetví panuje rozmanitosť materiálov a použitých vlákien všetkého druhu ktoré sú šité presne na mieru konkrétnej aplikácii. Jediným limitom v tomto segmente je kreativita inžinierov.
Priama náhrada ocele ako nosného prvku v betóne je realitou už niekoľko rokov. Na trhu je dostupná alternatíva v podobe kompozitných prútov ktoré okrem váhy majú aj benefit bezkorozívnosti v konštrukciách a následne dlhšej životnosti betónových stavieb.
Pre zbrojný sektor azda treba spomenúť najvyužívanejší materiál kevlar zabezpečujúci vysoký balistický výkon a nízku hmotnosť ochranných pancierov a balistických výrobkov používaných všade kde je potrebné chrániť životy.
Toto miesto si strážia prevažne plasty a termoplasty, no pri veľkorozmerných aplikáciách ich využitie sa značne zužuje a práve pre tieto prípady poznáme kompozit ako voľbu číslo jeden.
Sklené vlákna patria medzi najpouživanejší materiál. Majú širokú škálu použitia, vďaka nízkym výrobným nákladom a vysokej hodnote pevnosti. Jedným z negatívnych faktorov je slabá rezistivita voči abrázii, ktorá prebieha najmä pri združovaní elementárnych vlákien do prameňov. Na zabránenie tohto nežiadúceho javu je nevyhnutné povrchy jednotlivých vláken chrániť.
Výroba vláken prebieha v agregátoch ťahaním oxidických zmesí kremíka s prímesami oxidov hliníka, horčíka, alebo olova. Ťahanie vlákien prebieha prostredníctvom platinových dýz. Priemery trysiek sa pohybujú v rozmedzí 1 až 2 mm. Vystupujúci priemer vlákna je závislý na vtokovej rýchlosti skloviny a rýchlosti ťahania finálneho vlákna.
Najrozsiahlejšie používané vlákno je E-sklo, z dôvodu najnižšej ceny. Z hľadiska elektrickej vodivosti sa jedná o výborný izolant. Pre aplikácie so zvýšenými nárokmi na mechanickú odolnosť sú vhodné S-sklá. Širokospektrálne použitie však nepripadá do úvahy z dôvodu vysokých výrobných nákladov. Uplatnenie nachádza hlavne v leteckom priemysle.
Výroba vláken prebieha v agregátoch ťahaním oxidických zmesí kremíka s prímesami oxidov hliníka, horčíka, alebo olova. Ťahanie vlákien prebieha prostredníctvom platinových dýz. Priemery trysiek sa pohybujú v rozmedzí 1 až 2 mm. Vystupujúci priemer vlákna je závislý na vtokovej rýchlosti skloviny a rýchlosti ťahania finálneho vlákna.
Najrozsiahlejšie používané vlákno je E-sklo, z dôvodu najnižšej ceny. Z hľadiska elektrickej vodivosti sa jedná o výborný izolant. Pre aplikácie so zvýšenými nárokmi na mechanickú odolnosť sú vhodné S-sklá. Širokospektrálne použitie však nepripadá do úvahy z dôvodu vysokých výrobných nákladov. Uplatnenie nachádza hlavne v leteckom priemysle.
Uhlíkové vlákna možno zaradiť z pevnostného hľadiska v oblasti kompozitných materiálov medzi najkonzistentnejšie. Na rozdiel od amorfných sklených vlákien sú vlákna uhlíku anizotropné, čo vyplýva z hexagonality danej štruktúry. Anizotropia má vplyv i na tepelnú rozťažnosť, ktorá môže v určitých prípadoch nadobudnúť záporné hodnoty. Uhlíkové vlákna sú za bežných podmienok náchylné k lomu, preto je ich povrch upravovaný zmesami na báze epoxidovej živice.
Základné suroviny, prekurzory, čiže materiály na výrobu uhlíkových vláken sú hlavne: celulóza, polyakrylonitril (PAN) a smola. Princíp výroby vlákien spočíva v prvom kroku z oxidácie a stabilizácie surovín. Následne prebieha proces karbonizácie, ktorý prebieha pri teplotách v rozmedzí 1000 – 1500 °C. Počas tohto procesu nadobúdajú vlákna najvyššiu možnú pevnosť. Zároveň sa značne redukuje obsah takmer všetkých doprovodných prvkov (H2, N2, O2). Percentuálny podiel uhlíka je potreba naďalej zvyšovať, a to až do teplôt 3000 °C. Tento proces sa nazýva grafitizácia.
Použitie uhlíkových vlákien bolo značne rozšírené v oblasti vojenského letectva a pre potreby kozmonautiky. I z pohľadu svojich jedinečných vlastností a nezanedbateľnému cenovému rozdielu, sú považované za tzv. ušľachtilý materiál najnáročnejších aplikácií.
Základné suroviny, prekurzory, čiže materiály na výrobu uhlíkových vláken sú hlavne: celulóza, polyakrylonitril (PAN) a smola. Princíp výroby vlákien spočíva v prvom kroku z oxidácie a stabilizácie surovín. Následne prebieha proces karbonizácie, ktorý prebieha pri teplotách v rozmedzí 1000 – 1500 °C. Počas tohto procesu nadobúdajú vlákna najvyššiu možnú pevnosť. Zároveň sa značne redukuje obsah takmer všetkých doprovodných prvkov (H2, N2, O2). Percentuálny podiel uhlíka je potreba naďalej zvyšovať, a to až do teplôt 3000 °C. Tento proces sa nazýva grafitizácia.
Použitie uhlíkových vlákien bolo značne rozšírené v oblasti vojenského letectva a pre potreby kozmonautiky. I z pohľadu svojich jedinečných vlastností a nezanedbateľnému cenovému rozdielu, sú stále viac využívané vlákna sklené.
Aramidové vlákna možno definovať ako vlákna so základmi v lineárnych organických polyméroch. Tieto polyméry nadobúdajú kovalentné väzby s orientáciou vo smere vlákien.
Vyrábajú sa v niekoľkých možných prevedeniach, no najväčšie uplatnenie majú tzv. para-aramidy, známe aj ako Kevlar. Aramidové vlákna dosahujú širokého spektra ďalších priaznivých vlastností, ako napr. nízka hmotnosť. Tieto výstužové vlákna patria spomedzi všetkých dostupných medzi najľahšie. Taktiež dosahujú výbornú odolnosť voči rozpúšťadlám a negatívnym pôsobeniam slanej vody. Z celej škály organických vlákien dosahujú najvyššiu odolnosť voči tepelným vplyvom (< 250°C). Na druhej strane v nich prevláda silná anizotropia, náchylnosť k absorpcii vlhkosti a nižšia adhézia vlákna a matrice v porovnaní s inými vláknami.
Aramidy sú vyrábané viacnásobnou kondenzáciou diamínov a kyselín. Výroba vlákien pomocou taveniny nie je uskutočniteľná, pretože teplota roztavenia je vyššia ako teplota rozkladu. Pri výrobe sa elementárne vlákna usporadúvajú do zväzkov, neutralizujú a nanáša sa na ne aviváž, čo má za následok zlepšenie opracovateľnosti.
Kompozity s aramidovými vláknami nachádzajú použitie v konštruktérskych oblastiach s požiadavkami na nízke hmotnosti kde prevláda zaťaženie na ťah. Medzi prioritné oblasti aplikácií ich radíme do materiálov s vysokým balistickým výkonom.