کامپوزیت (ماده مرکب یا چندسازه) بصورت زیر تعریف می شود: ماده ای اطلاق می‌شود که از دو فاز ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده باشد و از فاز دوم حداکثر به اندازه ۵ درصد استفاده شده باشد. به ترکیب ماتریس با الیاف (یا ماده تقویت کننده) زیر ۵ درصد کامپوزیت گفته می‌شد.

در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی گفته می‌شود که از یک فاز زمینه (ماتریس) و یک تقویت کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.

تعریف انجمن متالورژی آمریکا : به ترکیب ماکروسکوپی دو یا چند مادهٔ مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد, کامپوزیت گفته می شوند.

کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریس و تقویت کننده تشکیل شده‌است. ماتریس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می‌گردد. به طور کلی تقویت کننده می‌تواند به صورت فیبرهای کوتاه و یا بلند و پیوسته باشد.

 

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از دیدگاه زیستی

طبیعی. مانند استخوان، ماهیچه، چوب و … کامپوزیت های

کامپوزیت های مصنوعی  (مهندسی)

ویژگی ورق‌های کامپوزیت 

سطح هموار و یکنواختی رنگ _ شکل پذیری _تنوّع رنگ _ مقاومت در برابر آتش‌سوزی _ عملکرد غیریکپارچه در زلزله _ امکان آب بندی نما _ بی‌نیازی به شستشو _ قابلیت تعویض پانل‌ها _  سبک بودن _خواص آکوستیک

 

مراحل طراحی کامپوزیت‌ها

۱. گردآوری اطلاعات در خصوص کاربرد قطعه (نیروهای استاتیک، دینامیک و شرایط محیطی) ۲. مشخصات اولیه قطعه (مواد، ابعاد و چیدمان لایه‌ها) ۳. زمان و هزینه ۴. بررسی روش‌های محاسباتی (تحلیل و عددی) ۵. شناسایی روش‌های ساخت ۶. نحوه مونتاژ (روش‌های اتصال قطعات) ۷. بهینه‌سازی (وزن کم، استحکام بالا و هزینه پایین)

 

دسته‌بندی کامپوزیت‌ها از لحاظ نوع تقویت کننده

FRC(کامپوزیت‌های تقویت شده با فیبر)

PRC(کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات)

 

کامپوزیت‌های سبز (کامپوزیت‌های زیست‌تجزیه‌پذیر)

در اینگونه کامپوزیت‌ها، فاز زمینه و تقویت کننده، از موادی که در طبیعت تجزیه می‌شوند، ساخته می‌شوند. در کامپوزیت‌های سبز، معمولاً فاز زمینه از پلیمرهای سنتزی قابل جذب بیولوژیکی و تقویت کننده‌ها از فیبرهای گیاهی ساخته می‌شوند.

 

مزایای مواد کامپوزیتی

*مقاومت مکانیکی بالا نسبت به وزن

*مقاومت بالا در برابر خوردگی

*خصوصیات خستگی عالی نسبت به فلزات

*خواص عایق حرارتی خوب

*به دلیل صلبیت بیشتر، تحت یک بارگذاری معین، خیز کمتری(بعضا ده‌ها برابر کمتر) نسبت به فلزات دارند

*استحکام بالا

*نسبت حجم به وزن کم

*سبک بودن گاهی تا چندین برابر مستحکم تر از فولاد با وزنی با چندین برابر کمتر

*هزینه کمتر و صرفه جویی

کاربردها

فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست. فایبرگلاس یک کامپوزیت با زمینهٔ پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شده‌است. در ساخت بدنه جنگنده‌های رادارگریز از کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. همچنین در ساخت قطعات هواپیما و پرهٔ نیروگاه بادی و پره هلی کوپتر از کامپوزیت ها استفاده می شود. به طور کلی مواد کامپوزیتی (مواد مرکب) به دلیل داشتن جرم بسیار کم و مقاومت بالا نسبت به فلزات , در صنعت هوا وفضا کاربرد وسیعی دارند. همچنین کامپوزیت های کربن- اپوکسی از نوع کامپوزیت های استحکام بالا هستند که در صنایع نظامی کاربرد دارند.

سختی کامپوزیت‌های تک جهته

سختی کامپوزیت‌های تک جهته مانند دیگر مواد سازه‌ای می‌تواند توسط روابط مناسب و صحیح تعیین شود. ضرایب یا ثوابت این روابط، می‌تواند در یک دستگاه ثوابت مهندسی یا کامپلیانس یا مدول‌های جزئی جمع‌آوری شود. مقادیر هر یک از دستگاه‌ها می‌تواند مستقیماً توسط ترمهای مقادیر دیگر دستگاه‌ها تعریف شود. سختی کامپوزیت‌های تک جهته توسط همان روابط تنش-کرنش که در مواد سنتی مهندسی موجود است، محاسبه می‌شود. جز آنکه تنها تعداد ثوابت مستقل در کامپوزیت‌ها چهار عدد است.

 

سه مرحله از تنش روی کامپوزیت ها وجود دارد:

* میکرومکانیکال یا تنش منطقه ای که همان محاسبه بر اساس تفاوت‌های موجود میان فازهای پیوسته الیاف، ماتریس و در برخی از موارد فصل مشترک تقویت کننده و ماتریس حباب‌های هواست.

* تنش لایه‌ای که محاسبه بر اساس همگن انگاشتن هر لایه مجزا یا گروهی از لایه هاست. به این ترتیب که الیاف و ماتریس طوری آمیخته‌اند که دیگر فاز مجزایی وجود ندارد.

*برآیند تنش یک لامینیت N یا برآیند ممان یک لامینیت M عبارتست از متوسط تنش لایه ها در ضخامت آن لامینیت.

به هنگام کار کردن با کامپوزیت‌ها باید به علائم توجه تام شود. چراکه اختلاف بین مقاومت‌های فشاری و کششی ممکن است چند صد در صد باشد. به علاوه اختلاف بیشتری میان مقاومت‌های برشی منفی و مثبت وجود دارد. علی رغم مواد سنتی که علائم در آنها از اهمیت کمی برخوردار است، در کامپوزیت‌ها اشتباه در علائم، نتایج وخیمی دربر خواهد داشت.

سه دستگاه از ثوابت مواد وجود دارد که هر یک به تنهایی می‌تواند بطور کامل سختی کامپوزیت‌های تک جهته روی محوری را روشن کنند. ویژگی این دستگاه‌ها عبارتند از:

*مدول‌ها جهت بدست آوردن تنش از کرنش بکار برده شده‌است. این اساسی‌ترین دستگاهی است که برای سختی لامینیت‌های چند جهته مورد نیاز است.

*کامپلیانس‌ها جهت محاسبه کرنش از روی تنش بکار می‌رود. این دستگاهی است که جهت محاسبه ثوابت مهندسی مورد نیاز است. این دستگاه جهت بدست آوردن سختی لامینیت‌های چند جهته مورد نیاز نمی‌باشد.

*ثوابت مهندسی از آثار مواد سنتی است و طراحان سنتی در کار کردن با ثوابت مهندسی احساس راحتی بیشتری می‌کنند. می‌توان از یک دستگاه ثوابت، دستگاه دیگری را یافت و همه در عین حال معادل یکدیگرند. یک رابطه مستقیم میان مدول‌ها و کامپلیانس‌های جزئی وجود دارد؛ و هر یکی برگردان دیگری است.

کامپلیانس‌های کوپل و مدول‌های کوپل با هم برابرند. به عبارت دیگر از دیدگاه اصطلاح جبر ماتریس، کامپلیانس و مدول قرینه است.