Historie kompozitních materiálů

Historie kompozitních materiálů: Od starověku po moderní technologie

Když se řekne kompozit, většina lidí si představí moderní materiály používané v letectví nebo kosmonautice. Ve skutečnosti ale kompozitní materiály provázejí lidstvo již tisíce let a jejich historie sahá až do starověku. Jde o materiály složené ze dvou či více složek s odlišnými vlastnostmi, které v kombinaci vytvářejí materiál s lepšími mechanickými či fyzikálními charakteristikami.

composit_history_m

 

Starověk: První kompozity

Lidé využívali kompozitní materiály již před tisíci lety. Například staří Egypťané vyráběli překližku lisováním tenkých vrstev dřeva s různou orientací vláken kolem roku 3400 př. n. l. Používali také směs hlíny a slámy k tvorbě cihel již kolem roku 1500 př. n. l., což zvyšovalo jejich pevnost a odolnost proti praskání. Egypťané také mezi lety 2181-2055 př. n. l. využívali vrstvy lněného plátna nebo papyru namočené v sádře k výrobě kartonáže. Mongolové kolem roku 1200 n. l. vyvinuli první kompozitní luky vyrobené z kombinace dřeva, bambusu, kostí, šlach, rohů a hedvábí spojených přírodní pryskyřicí.

Středověk a renesance: Vývoj stavebních materiálů

Ve středověku se kompozitní materiály objevovaly hlavně v architektuře a stavitelství. Používala se například kombinace dřeva, malty a proutí na stavbu domů. Ve východní Asii byly hojně využívány lakované materiály s vláknitými výztužemi pro výrobu zbraní a dekorativních předmětů.

Průmyslová revoluce: Kompozity na vzestupu

S příchodem průmyslové revoluce v 18. a 19. století začalo systematické studium materiálů a jejich vlastností. V 70. a 90. letech 19. století umožnila polymerizace přeměnu syntetických pryskyřic z kapalného do pevného stavu. Byly vyvíjeny první moderní kompozity, jako jsou železobeton (kombinace betonu a oceli) a lamináty na bázi fenolických pryskyřic.

20. století: Éra syntetických kompozitů

Pravý rozmach kompozitních materiálů nastal ve 20. století s objevem plastů a syntetických vláken. Na počátku 20. století se začaly vyvíjet plasty jako vinyl, polystyren, fenolické a polyesterové pryskyřice. V roce 1930 Owens Corning zahájil průmysl polymerových vláken (FRP) zavedením prvních skleněných vláken. V roce 1936 byly patentovány nenasycené polyesterové pryskyřice. Druhá světová válka přinesla rozvoj FRP materiálů do reálné výroby a v roce 1947 byl testován první automobil s celokompozitní karoserií.

V 50. letech 20. století se vyvinuly výrobní metody jako pultruze, vakuové lisování a vinutí vláken, které se staly základem velkorozměrových raketových motorů. V roce 1961 bylo patentováno první uhlíkové vlákno, které se brzy začalo komerčně využívat, přičemž hlavním trhem v té době byl lodní průmysl. V 70. letech automobilový průmysl předstihl lodní sektor jako největší odběratel kompozitních materiálů.

Současnost a budoucnost: High-tech kompozity

Od poloviny 90. let se kompozitní materiály staly běžnou součástí výroby a stavebnictví, kde nahradily tradiční materiály. V roce 2005 se vývoj letounu Boeing 787 Dreamliner stal důkazem využitelnosti kompozitů pro vysoce pevné a tuhé aplikace.

Dnes jsou kompozitní materiály klíčové v automobilovém, leteckém, kosmickém i stavebním průmyslu. Podle statistik MarketsandMarkets dosáhl celosvětový trh kompozitních materiálů v roce 2015 velikosti 69,5 miliardy