Kompozit Malzemelerde Kürlemenin Rolü

Kompozit malzemeleri tanımlamaya başlarken genel tanımın aksine örnekler vermek isterim.Kartonpiyer,kemik,beton ve ahşap kompozit malzemeleri tanımlarken kullanabileceğimiz günlü örneklerdendir.

Genel tanıma gelecek olursak ;
İki ya da daha fazla sayıdaki malzemenin kendi özelliklerini kaybetmeden ve birbiri içerisinde çözünmeden kimyasal ya da mekanik olarak bir araya getirilmesiyle oluşmuş heterojen yapısal malzemelere kompozit malzeme denilmektedir.

Kompozit malzemeler iki ya da daha fazla malzemenin üçüncü bir yararlı malzemeyi meydana getirmek için makroskopik ölçüde bir araya gelmesiyle oluşur. Ortaya çıkan yapı makroskopik ölçekte homojendir ve bileşenler çıplak gözle ayırt edilemez.

Kompozit malzemelerin başlıca avantajları şunlardır : 

• Yüksek Mukavemet
• Kolay Şekillendirebilme
• Isıya Dayanıklılık
• Korozyona dayanıklılık

Kompozit malzemeler günümüzde pek çok farklı alanda kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları:

• Havacılık
• İnşaat
• Denizcilik
• Spor 
• Sağlık
• Otomotiv

Şekil 1. Kompozit malzeme kullanılan bazı ürünler

Büyük önem sahibi olan kompozit malzemelerin üretim sürecinden başka bir yazımda sizlerle paylaşmak isterim. Bu yazımda sizlerle kürleme işleminin ne kadar kritik olduğundan bahsetmek istiyorum.

Kür derecesi , reçine vizkositesinin , sıcaklığın , zamanın ve reçinenin polimerizasyonu için gereken kimyasal reaksiyonun fonksiyonudur.Bu karakteristiklerin çoğu kür sürecinde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar ile doğrudan ilgilidir.

Kürleme süreci belirli zaman aralıklarında ısı ve basıncın sistematik olarak uygulanmasındır.

Şekil 2.Kür Çevrimi Örneği

Kompozit malzemeden malzemeye değişen bir sistem vardır.Ek olarak kür süresi parçanın kalınlığı , kullanılan şertleştirici cinsi ve miktarına bağlıdır.

Yüksek üretim oranları söz konusu olduğunda bu kürleme süresi parametrelerde (sıcaklık ve basınç ) değişiklikler yapılarak değiştirilebilir.

 Elmas ve Grafit

Elmas ve grafit....Her ikisi de saf karbondan oluşmasına rağmen aralarında çok büyük farklar bulunmaktadır.

Örnek vermek gerekirse;

•  Elmas bilinen en sert malzeme (Mohs'a göre 10) olmasına rağmen grafit en yumuşak(Mohs'a göre 1den az) malzemelerdendir.
• Elmas elektriği iletmezken grafit iletken bir malzemedir.
• Elmas geçirgen bir malzemedir grafit ise opaktır.
• Elmasın maddi değerinden bahsetmemize gerek yok grafite baktığımızda ise oldukça ucuzdur.

Peki bu farklılar neden ?

Bu sorunun en basit cevabı farklı atomik yapıda olmalarıdır.Karbon atomlarının birbirleriyle olan bağlarına baktığımız zaman elması oluşturan karbon atomları oldukça güçlüdür.Ek olarak elmasın yapısında atomlar birbirlerine sıkıca bağlanmıştır her karbon atomu 4 farklı karbon atomu ile bağ yapmıştır.3 boyutlu olarak incelersek oldukça güçlü ve düzgün bir yapı ile karşılaşırız.

Grafiti incelediğimizde ise grafit tabakaları arasındaki bağlar zayıftır.Bu tabakalar  liflere sarıldığında ve bu lifler ipliklere büküldüğünde, bağların gerçek mukavemetinin belirginleştiği anlamına gelir. İplikler şekil olarak kalıplanır ve epoksi reçine gibi bir bağlayıcı ile yerinde tutulur. Elde edilen kompozitler, herhangi bir malzemenin en yüksek mukavemet-ağırlık oranlarından bazılarına sahiptir.

Elmas ve grafit arasındaki farklar, kristal yapının değerli taş özelliklerine olan önemini vurgulamaktadır.Örneğin,kübik kristal yapıya sahip taşlar ki bu simetrik olduğu anlamına da geliyor ortak bir özelliğe sahiptir.Kübik katılar ışığı her yöne aynı hızla kırarlar.Bu nedenle, elmas, granat ve spinel tamamen farklı kimyasal bileşimlere sahip olsa da, hepsi benzer kristal yapıları nedeniyle tek başına refraktiftir. Diğer daha az simetrik kristal grupları, ortorombik, monoklinik ve triklinik dahil olmak üzere iki kat refraktiftir; bunların hepsi, kristale girerken ışığın nasıl büküldüğünü dikte eden spesifik iç simetrilere ve eksenlere sahiptir.