HLEDEJ


ČLÁNKY ▸
KATALOG DOMŮ
FIRMY ▸
NÁSTROJE ▸

Dřevo je geniální kompozit 1.díl

Při spojení slov dřevo a kompozit většinu lidí napadne překližka, nebo jiný lepený či aglomerovaný materiál. Dřevo je však úžasný přírodní materiál, který má kompozitní charakter sám o sobě.

V současnosti se vědci snaží tvořit materiály, které by měly splňovat co nejlepší pevnostní a jiné vlastnosti, jako například karbon, který postupně vytlačuje skleněné kompozity. Dřevo a průmyslově vyráběné kompozity mají společnou jednu z nejpodstatnějších věcí: při mechanickém namáhaní je to směr, kterým působíme na vlákna ve vláknitých kompozitech.

V prvním článku naší série o kompozitech se budeme věnovat otázkám: Co jsou to kompozity, Jak vlastně tyto materiály vznikly a Jaké jsou jejich fyzikální a mechanické vlastnosti?


Kompozit pod mikroskopem

Co je to kompozit?

Kompozitní materiál, nebo zkráceně kompozit, je obecně vzato materiál ze dvou, nebo více substancí s rozdílnými vlastnostmi. Ty dohromady dávají výslednému výrobku nové vlastnosti, které nemá sama o sobě žádná z jeho součástí. Běžný kompozit tvoří složka krystalická a amorfní. Jestliže do pryskyřice či plastu přidáme výztuž ve formě vláken, která mají vysokou tuhost, pevnost a teplotní stabilitu, získáme zcela novou, unikátní skupinu materiálů synergicky kombinujících mechanické vlastnosti výztuže se snadností zpracování polymerů. Tato skupina materiálů se nazývá vláknové polymerní kompozity či vláknové kompozity s polymerními matricemi. [1] U dřeva jsou těmito základními složkami celulóza (krystalická část) a lignin (amorfní část).

Na Obr.1 je graficky znázorněn obecný kompozit. Horní část obrázku představuje jednoduchý kompozit větších a jednodušších struktur, např. železobeton. Spodní část ilustruje strukturu vláknitých kompozitů.

Historie kompozitních materiálů

Přírodní bio-kompozity existují na planetě již miliony let a dřevo je jedním z nich. V minulosti se na dřevo jako kompozit nepohlíželo. Byl to jednoduše materiál, který měl svoje vlastnosti, ale důvody proč tomu tak bylo nikoho příliš nezajímaly a pochopitelně nebyla dostupná technika k jejich zkoumání. S největší pravděpodobností byla prvním lidsky vyrobeným kompozitem zeď domu. Ta se skládala ze slámy a jílu - sláma představuje výztuhu (vlákna), jíl matrici.

Od dob Egypta jsou známy pokusy se sklem a skleněnými kompozity a před 150 lety byl postaven první železobetonový most. Rozvoj materiálového inženýrství ve 20. stol. předznamenal prudký vývoj nejen samotných kompozitních materiálů, ale díky zvyšující se technické úrovni přístrojů a technologií, i nový pohled na ně.

Fyzikální a mechanické vlastnosti kompozitů

Kompozity jsou charakteristické především nízkou hustotou obvykle 1600 až 2000 kg/m³ (dřevo: 130-1360 kg/m³) ve srovnání s ocelí (7800 kg/m³) či hliníkem (2700 kg/m³), velmi široký interval pevností od 200 do 3000 MPa (dřevo: 70-130 MPa) a tuhostí od 10 do 200 GPa (dřevo: 10 GPa) ve srovnání s tradičními materiály poskytujícími pouze diskrétní hodnoty těchto veličin.

Bude Vás zajímat: 6 důvodů pro KVH hranoly

Velkou předností je i nekorozivnost, odolnost proti opotřebení, minimální tepelná vodivost je 300x nižší než u hliníku (dřevo: 1000x), elektroizolační vlastnosti, prakticky nulový útlum elektromagnetických vln a vysoký útlum zvukových vln. Dalšími atraktivními výhodami nabízenými kompozity jsou přednosti ekonomické (především z hlediska dlouhodobého užívání) a výrobně zpracovatelské (zjednodušení a zefektivnění montáže).[1]

V příštím díle se zaměříme na srovnání dřeva s ostatnámi materiály a podíváme se blíže na jeho mikrostrukturu, která se nápadně podobá některým průmyslově vyráběným produktům.

Použitá literatura

  1. Jančář, J.(1999): Úvod do materiálového inženýrství kompozitů, Brno, FCH VUT
  2. Simonsen, J.: Bio-Based nanocomposites
  3. Kolektiv autorů, Fyzikální základy vědy o materiálu
  4. Horáček,P.(2001): Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva, Brno, MZLU
  5. Akademon (2003): Celulóza jako kevlar, 21. století

P.S. Řešíte stavbu domu, rekonstrukci nebo vybavení? Stáhněte si zdarma volnou vstupenku na veletrh FOR ARCH 2022


Líbil se Vám tento článek? Kupte redakci kávu! Stačí poslat SMS s textem KAFE na číslo 90211. Cena SMS je 39,- Kč. Děkujeme!


Vydáno dne:
13.06.2012

12

Mohlo by Vás zajímat: