نسيج من خيوط الكربون يستعمل على نطاق واسع في صناعة المواد المركبة.

المادة المركبة أومادة مؤلفة Composite Material هي جسم يتكون من مادتين مختلفتين على الأقل, شرط حتى لا يتم ذوبان أحد الأجسام عند إلتقائه بالجسم الآخر وأن تكون قابليةالانضمام بينهما عالية وأن لا يختلفا اختلافاً كبيراً في الخصائص الفيزيائية أوالكيميائية.

خلفية تاريخية

لخشب الرقائقي

استخدم المصريون القدامى المواد المركبة في البناء عن طريق خلط الطين بالتبن. في الحيات اليومية يتم ذلك في : الاثاث المنزلي يتكون ولوجزئيا من الخشب الرقائقي ، الجدران تتكون من اسمنت وتراب وحصى, ممتص الصدمات بالسيارة هوخليط من ألياف اصطناعية وعجينة من البلاستيك, تطبيقات تمهيد الطرق الخ.

اهم المواد المركبة

يتم استعراضها بذكر اسم الالياف المكونة للمواد المركبة:

الياف الزجاج: تستعمل في الاجهزة الرياضية, حمامات السباحة ، إلسيارات
الياف الكربون: تستعمل خاصة في الصناعات الجوفضائية, وهي غالية الثمن, وهي تستخدم على نطاق واسع في الالواح الشمسيه ، مولدات الطاقة الهوائية.
الخشب الرقائقي
الاسمنت المسلح في الهندسة المدنية
الاراميد:يستعمل في الملابس الواقية من الرصاص والحماية من الالات الحادة.
الجلار (الجيم المصريه) : خليط من الياف الزجاج والالومنيوم.

التقوية

التقوية أوالنادىمة Reinforcement هوالهيكل الذي يتحمل القوى الميكانكية. ويمكن ان يتمثل في عدة أشكال:الياف قصيرة ، ألياف طويلة مسترسلة وذلك حسب الاستخدام المناط.

الوسط

الأرضية أوالوسط أوالمصفوفة Matrix وهوالطور المتصل الذى يفصل بين حبيبات أوألياف التقوية , ويفضل هنا استخدام لفظ الأرضية أوالوسط لمعناهما المعبر أما لفظ المصفوفة فخاص أكثر بجبر المصفوفات

هدف استعمال الوسط هوايصال الجهد الميكانيكي إلى التقوية. وهي تضمن حماية التقوية من العوامل الخارجية. ونتبين وجود ثلاث أنواع من الأوساط:

المواد المركبة ذات الوسط العضوي

يتم فيها استعمال الپوليمير كالپوليستر, الفينول ، الفينيل استر, الپوليپروپلين ، الپولي أكريليك إلخ

المواد المركبة ذات الوسط الخزفي

للتطبيقات العليا في الجوفضاء ، النووي ، المجال العسكري .

المواد المركبة ذات الوسط المعدني

في هذه الحالة:قد يكون الوسط معدني (ألومنيوم ، زنك ، مغنسيوم ، نيكل) والتقوية معدنية أوخزفية

المواد المركبة ودورها في صناعة الطائرات

المميزات

تفوقت المواد المركبة (composite materials) على المواد الإنشائية التقليدية في كثير من المميزات، عملى سبيل المثال:

متانة أكبر بكثير من متانة المواد الإنشائية التقليدية
سهولة تشكيل الأشكال المعقدة وبأحجام وأبعاد كبيرة
خفة الوزن بشكل كبير بدون التأثير على خواص المتانة.
انخفاض معدلات التعب والزحف والعسوإلى فترة يمكن اعتبارها غير موجودة نهائياً
مقاومة حرارية عالية (بالنسبة لخلائط السيراميك.
مقاومة أكبر للمواد الكيميائية والعوامل الجوية (لا تصدأ)
ممانعة هائلة لعدم انتشار الشقوق أوcrack الذي قد يحدث نتيجة للاهتزاز، وبالتالي فهي ممتازة كمحاور دورانية

هذه الأسباب كلها دفعت بالمواد المركبة إلى أعلى القائمة وجعلتها العنصر المفضل في إنشاء الطائرات، وعلى الرغم من ذلك فإن الطائرات في يومنا هذا لا تزال تحتوي الكثير من العناصر الإنشائية العادية إلا حتى المستقبل القريب يبشر بإمكانات أوسع للمواد المركبة. فيما يلي مخطط سهل لإظهار كيفية تقدم استخدام المواد المركبة في إنشاء الطائرات.

المساوئ

تغير خواصها الميكانيكية والفيزيائية بشكل أسرع من المواد التقليدية تحت الظروف المتنوعة.
عمرها أقصر من عمر المواد التقليدية
مقاومتها الحرارية لا تزال منخفضة (رغم وجود دراسات حالية تجري بهذا الشأن، يكفي بأن نقول بأن مقدمة المكوك الفضائي مصنوعة من المواد المركبة وهي التي تتحمل القسم الأكبر الناتجة عن طاقة الاحتكاك مع الغلاف الجوي حال عودته إلى الأرض)
مواد كيميائية مضرة بالبيئة غالباً لا يمكن إعادة تصنيعها ويصعب التخلص منها