Az összetett anyag legalább két nem elegyedő (de nagy behatolási képességű) alkatrészből álló összeállítás , amelyek tulajdonságai kiegészítik egymást. Az így képződő, heterogén új anyag olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek önmagukban nem rendelkeznek az összetevőkkel.
Ez a jelenség, amely lehetővé teszi az anyag minőségének javítását egy bizonyos felhasználás mellett (könnyedség, erőfeszítéshez való merevség stb. ), Megmagyarázza a kompozit anyagok növekvő használatát a különböző ipari szektorokban. Ennek ellenére a kompozitok részletes leírása mechanikai szempontból bonyolult marad az anyag nem homogenitása miatt.
Az összetett anyag a következőképpen áll össze: mátrix + megerősítés + opcionálisan töltőanyag és / vagy adalékanyag . Példák: vasbeton = kompozit beton + szerelvény a acél , kompozit vagy üvegszál + gyanta poliészter .
Az erősítés az a keret, amely a mechanikai erők nagy részét felveszi. Az erősítéseket az alábbiak szerint osztályozhatjuk:
Az alábbi táblázat összefoglalja a kompozíciós anyag különböző megerősítési formáinak lehetséges elrendezését:
| Megerősítés típusa | Nem orientált megerősítés | Orientált megerősítés |
|---|---|---|
| Hosszú vagy folytonos szálak | Hosszú szálas mat | Egymással párhuzamosan: egyirányú megerősítés,
Egy előre meghatározott szög szerint ( például 45 e egymáshoz képest): többirányú megerősítés: szövött megerősítés, |
| Rövid szálak | Apróra vágott szőnyeg, például: ostya | Preferenciális tájolás, példa: orientált nagy forgácslap (OSB) |
| Díjak | Többnyire | Preferenciális orientáció lehetséges |
Az erősítés lehet önmagában egy mátrixon belül (homogén kompozit), vagy összekapcsolható más jellegű erősítéssel (hibrid kompozit).
A szálak általában jó nyúlási szilárdsága , de alacsony nyomó erőt .
A legszélesebb körben használt szálak közül megemlíthetjük:
A mátrix fő célja a mechanikai erők továbbítása az erősítéshez. Biztosítja a vasalás védelmét a különféle környezeti feltételekkel szemben is. Azt is lehetővé teszi, hogy a kívánt formát adja az előállított terméknek.
Ma nagyszámú kompozit anyag van, amelyeket általában három családba sorolnak a mátrix jellegétől függően:
CMO-k (szerves mátrixú kompozitok) esetében a fő mátrixok a következők:
CMC-k (kerámiamátrix-kompozitok) esetében a mátrix készülhet szénből vagy szilícium-karbidból . Ezeket a mátrixokat vagy kémiai gőzfázisú leválasztással (CVD), egy szál előforma sűrítésével, vagy kokszgyantákból, például fenolgyantákból (szénmátrixok esetén) rakják le .
CMM-ek (fémmátrixú kompozitok) esetében az összetett anyag a következőkből áll:
Of terhelések (ásványi, szerves vagy fémes) és adalékanyagok szinte mindig a mátrixba beépítik.
Az összetett anyagok alakítása manuális vagy gépesített eljárásokkal történhet. Összességében a gépesített folyamatokhoz szükséges eszközök amortizálódnak, közepes és nagy sorozatban történő gyártással; ezért a manuális folyamatok gazdasági szempontból jobban megfelelnek a kis sorozatoknak.
A manuális folyamatok között megkülönböztetünk:
A gépesített folyamatok a következők:
Néhány példa kompozit anyagokra:
Ennek a szakasznak a tartalma elsősorban Bernadette Bensaude-Vincent "Dicséret a vegyeseknek: új anyagok és régi filozófia " című művéből származik . Ez a filozófus és tudománytörténész által írt mű az ókor alapító gondolatainak megkérdőjelezésétől 1998-ig, a megjelenés évéig követi nyomon a kompozitok történetét.
Az "anyag" szó a latin "mater" szóból származik, ami anyát jelent, amely energiát generál. A görög , a szó társul „Hule” és „ezüst”, kifejezések rendre kijelölő különböző fajtájú fa és az erdő, a csírázó hatalom.
Eredetileg ennek a szónak vad jelentése van. Szembe kell szállni a természettel , hogy anyagot szerezzünk és képesek legyünk telepíteni az emberek szervezett világát. Az anyagok ezért nagy kihívást jelentenek.
Az "összetett" szó a latin "compositus" szóból származik, ami keveréket jelent. Ez több művészet kombinációját is jelenti ugyanabban a szerkezetben. Az anyagok esetében tehát több különféle tulajdonságú anyag kombinálása a kérdéses anyag elkészítéséhez.
Az emberi történelemhez képest az "összetett anyag" elnevezés nagyon új keletű. Úgy tűnik, hogy az ilyen típusú anyagok sokáig léteznek, bár más formában, mint a XX . Századból ismertek .
Az emberek által használt első kompozit anyagok egyike a fa volt . Valójában ez a természetes anyag egy mátrixból ( lignin ) és egy szálerősítésből ( cellulóz ) áll, ami összetetté teszi. A fa különféle tulajdonságokkal rendelkezik (szilárdság, könnyedség, kezelhetőség stb.), És ez tette lehetővé, hogy az emberiség történetében a legszélesebb körben használt anyaggá váljon.
A korok folyamán a vállalatok gyakran használtak keverékeket, amelyek összeolvadtak a kompozit anyagokkal. Van például a bitumen megerősített apróra vágott szalmát Mezopotámiában (a 3 th Millennium) használják többek között vízhatlan padló és a pecsét a hajótesten. Van még római habarcs , oltott mész, víz és homok keveréke, hajtogatott cserépben vagy kavicsban található megerősítésekkel. Ezeknek a keverékeknek a célja egy jobb tulajdonságú anyag létrehozása.
A mesterséges anyagok tanulmányozása és létrehozása a XVII . Században kezdődik , miután hosszas vita folyt az alkimisták és ellenfeleik között, Arisztotelészre hivatkozva, hogy elítéljen minden olyan szövetséget, amely jól versenyezne a természettel.
A XVIII . Századtól kezdve Európa kezdi vizsgálni a próbabábut, vagyis egyes alapelemeket az emberek által létrehozott másikkal helyettesíteni. Valódi politikai akarat és társadalmi haszon áll itt ennek elérése érdekében, különösen bizonyos nyersanyagoktól való függőség elkerülése és a nemzetek gazdasági jövedelmezőségének növelése érdekében, bár a kezdeti költségek nagyon jelentősek. A nemzetek ezután a vállalatokhoz fordulnak a terület fejlesztése érdekében, de az utóbbiak csak megosztják az eredményeket és megakadályozzák ezen új ismeretek terjesztését.
A fizikusok, a vegyészek és más tudósok ezután keresik a módját, hogy továbbadják a vállalatok által nagyon értékes anyagok ezen művészetét. A tudományos akadémiának nagyon nagy hatása lesz ebben a terjedésben, különösen a " Descriptions des Arts et Métiers " elnevezésű műgyűjtemény révén . Célja a technológia népszerűsítése és a nemzetgazdaság növelése. A tudomány még mindig elmarad a vállalatoktól, különösen a kutatás túlzott költségei miatt. Célszerűbb olyan gyártókra fogadni, amelyek nagyszámú tesztet végezhetnek az eredmények elérése érdekében.
A XIX . Században az ipari forradalom drasztikusan megváltoztatja a vállalatok működését. A futószalagos gyártás új műszaki igényeinek kielégítése érdekében a gyárakban rendszeresen felállítanak tesztelő és kutató laboratóriumokat. A kutatások továbbra is főként empirikusak, és gyakran hibákat eredményeznek.
Ez Európában, a végén a XIX E században, hogy a kutatást az egyetemi környezetben kezdődik. Az első fémekkel kapcsolatos vizsgálatok, amelyeket fizikusok végeztek, és nem kohászok, mint addig, a mikroszkopikus szerkezetekkel és ötvözetekkel kapcsolatos kérdéseket vetnek fel . Ezek a fizikusok rájönnek, hogy egyes, különböző tulajdonságokkal rendelkező fémek kombinálásával jobb teljesítményt érnek el. Ezzel kezdődik az anyagoptimalizálás. A technika fejlődésével és a mikroszkóp használatával a lehetőségek végtelennek tűnnek. De itt is a fejlődés többnyire tapogatózik.
A 19. század végét gazdasági háborúk jellemezték az iparban Franciaország, Nagy-Britannia és Németország között. A nemzetek kutatási stratégiákat hoznak létre, és számítás nélkül befektetnek a legérdekesebb termék megszerzése érdekében. "Kutató laboratóriumok létrehozása [...] és nagy beruházások azt jelentik, hogy a tudomány beépül az ipari stratégiába, és támadó fegyverré válik." Ugyanakkor az országok a szintetikus anyagok kutatásába fektetnek be, hogy elkerüljék a függőséget, ahogy ez a gumi esetében történt .
Bár úgy tűnik, annak eredetét a mai napig vissza ókorban , műanyag -ben feltalálta 1910-ben, mint helyettesíti a elefántcsont a biliárd golyó , de ez nem volt egészen az 1930-as, hogy a tudósok elkezdték tanulmányozni polimerek és rostok, az alapja a műanyag és kompozit anyagok. Megkezdődik a megerősített műanyaggal kapcsolatos jelentős kutatás , amelyet kormányok és magánbefektetők finanszíroznak. A hatalmas beruházások ellenére az első, polimerből vagy megerősített gyantából készült termékek továbbra is izoláltak, és a mindennapi életben szinte nincs ilyen alkalmazás.
1939-ben a „Szigetelő anyagok és öntött tárgyak gyártása” francia gyár kombinálta a gyantát és az üvegszálat. Először a repülőgép propellereinek és horgászbotjainak megerősítésére használták, ezt az összetett anyagot aztán a második világháború idején a hajóépítésben , majd a háború utáni időszakban a repülésben használták. Számos finanszírozásukkal az Egyesült Államok , Nagy-Britannia és Japán ösztönzik az üvegszállal erősített műanyagok kifejlesztését . A gyanták formázására és felhasználására vonatkozó know-how hiányában a gyártási folyamatok 1946 és 1951 között nagymértékben módosulnak. A gyanta öntése és a szálak elhelyezése hasonló a haute-couture-hoz ( szövés) , a fóliázáshoz és a fonáshoz. ), és a dolgozók újból megtanulják egy kézműves know-how-ját.
A hidegháború kitör. Hogy megfeleljen az igényeinek a tér meghódítása és a nukleáris fegyverek verseny , a Szovjetunió és az Egyesült Államokban a fejlődő nagy teljesítményű anyagok kombinálásával könnyedség, különböző erősségű és más új tulajdonságokkal. A két hatalom rivalizálása lehetővé teszi az összetett anyagok tudományos ismereteinek erőteljes növekedését. Ekkor született meg a lakosság körében az összetett anyagok történetének vezetéstudományának képe, vagyis kizárólag a laboratóriumi elméleti kutatások alapján, ami időnként az eredeti empirikus kutatás árnyékában való elhagyásához vezet. .
Az üvegszálerősítésű műanyag első alkalmazására a polgári és katonai repülésben a 65-es években, majd néhány évvel később az építőiparban került sor. Franciaországban a szakmai szövetségek elismerik egy új típusú anyag megjelenését. Az erősített műanyag világtermelése 1968-ban 666 000 tonna volt (ennek több mint a felét az Egyesült Államok gyártotta). A legtöbbet fogyasztó ágazatok az építőipar, az űrkutatás és a tengerészet. Ekkor sok remény van ezekben az eddig soha nem látott tulajdonságú új anyagokban, különösen az autóiparban és a jövőbeni tömeges forgalmazás céljából.
A nagy teljesítményű anyagok jövője azonban bizonytalan volt az 1970-es években, mert az erősített műanyagokon kívül még mindig túl drágák.
1970 és 1980 között az összetett anyagok ágazata a fogyasztási cikkekre is kiterjedt. A kormányok ezután meghatároznak egy kutatási és fejlesztési politikát, amely gyorsabb, mint a fő űrprogramok, és pénzügyi támogatást nyújtanak a vállalatoknak. A cél most a repülésben használt nagy teljesítményű anyagok tulajdonságainak általánosítása annak érdekében, hogy olcsóbb, tömegesen előállítható termékeket nyerjenek.
A kompozit anyagok sokfélesége akkor fontos. Számos anyagküldetés az 1970-es évektől kezdődött az Egyesült Államokban, és a nyolcvanas években Európában is elterjedt. Ez volt az összetett anyagok aranykora. Szabad utat engedünk a képzeletnek, a kutatás és a fejlesztések költségvetése szempontjából nincsenek korlátozva. Az összes kompozitot felsorolni hivatott „anyagi misszió” 1982-ben indult, de a projektet felhagyták, mert az anyagmennyiség miatt nem volt célszerű. A nagyközönség új minőségi anyagok megjelenését látja mérésre. "Bármely technikai gesztus, bármilyen technikai gesztus kényszerének megkezdése előtt az anyag önmagában alakítandó tárgy lett, vagyis maga is technikai tárgy lett, amelyet most megrajzolnak, elképzelnek, kifejlesztenek és materializálnak" . Most az anyagnak van funkciója.
Ezért nagy újdonságról van szó, mert ezeket a termékeket a kormányok és a kompozitgyártók gyakran a hidegháború idején bekövetkezett nagy űr és nukleáris kalandok közvetlen következményeként mutatják be. Az új kifejezést azonban két okból kell minősíteni. Egyrészt a kompozitok gyártási folyamatait részben a régebbi know-how ihlette. Másrészt, a koncepció a keverék és a funkcionalizmus az alapja a kompozit anyagok mindenütt jelen van a természet , és ezért ez a koncepció nem teljesen új.
30 év alatt (1950-1980) a kompozitok fejlődése kkv-k robbanását eredményezte (30 000 alkalmazott kompozit anyagban, ennek 5% -a nagy teljesítményű anyagokban). Ezen anyagszakemberek kilétét nem határozzák meg egyértelműen, mivel ez az ágazat globális újradefiniáláson ment keresztül, amely további erőfeszítéseket igényel a gyártás előtt és a munkavállalók számára további know-how-t, ami szemben áll a láncban történő gyártással. Az egyes szereplők munkája már nincs egyértelműen meghatározva. Sok tudós vándorol az iparba, miközben a munkavállalók fizikai vagy kémiai ismereteket szereznek.
A mérnöki iskolák és egyetemek magas szintű speciális képzést nyújtanak (bac +4 vagy +5). Mivel azonban a munkavállalók egy részének legfeljebb technikus szakképzettsége van, munkahelyen, egy cégben képzik ki őket. Gazdasági versengésből az utóbbi nagyon keveset árul el az így megszerzett tudást, és a tudás lassan továbbadódik. Az ezen a területen részt vevők számára nincs előzetes anyagképzés. Fizika, kémia és gyakorlati tapasztalatok megszerzésével szerzik.
A kompozit anyagok lehetővé teszik az eltűnésre ítélt vízi jármű felélesztését. A dolgozók így rendkívül pontos technikát sajátítanak el, amelyet nehéz beépíteni a futószalagos gyártásba. Bár az automatizált tömeggyártás továbbra is fennáll, az összetett promóterek számára ez az ideál, amelyet az ágazat teljes fejlődéséhez el kell érni, a kézművesség és a tapasztalat révén felhalmozott hallgatólagos tudást azonban továbbra is az innováció tényezőjeként ismerik el. Különösen a gesztusok, a szakmai tudatosság és a felfedezések ilyen halmozódása volt az, amely leegyszerűsíthette és optimalizálhatta a munkát, vagy akár csökkentheti a nemteljesítés kockázatát. Ez a kézműves termelés azonban lassú és drága, így az összetett vállalatok kevésbé versenyképesek a nem kompozit anyagok iparával. Ennek orvoslására a vállalatoknak sikerül a gyártást két szakaszra szétválasztani: az első kézműves előkészítési szakasz, amelynek során a dolgozók félterméket készítenek, és a folyamatos öntés második fázisa könnyebben automatizálható, amely során ez a féltermék elkészül.
A kompozit anyagok fejlődésének az 1980-as évek végén bekövetkezett erőteljes növekedése (+ 10% / a termelés 13% -a) az 1990-es évek elején jelentős csökkenésnek adott utat (-4,5%).
Az 1990-es évek eleji recesszió arra kényszerítette a kormányokat, hogy csökkentse az e területre szánt költségvetést. Ezen túlmenően rájönnek, hogy a teljesítmény továbbra is drága a jelenlegi felhasználáshoz képest, és hogy a nagy projektek (ideértve az űrhódítást és az atomenergia felhasználását ) nem jártak a várt előnyökkel. A mindennapi életben kevés a közvetlen alkalmazás. Ez a személyre szabott technológia még nem tűnik összeegyeztethetőnek a tömegelosztással, bár továbbra is számos területen alkalmazzák, különösen a magas szintű sportokban , az autóiparban és még a repülésben is .
A válság elmúltával a kutatás és az érdeklődés felgyorsul ezen a területen. Az összetett anyagok száma ekkor folyamatosan bővül. Az anyagok közötti verseny, a kompozíciók sokfélesége, valamint a specifikációk állandó fejlődése egyszerű és hatékony összehasonlító eszközöket igényel. Az IT- vel való találkozás és a strukturált adatbázisok globalizációja lehetővé teszi az igények kielégítését, különös tekintettel az anyagok vagy gyártási folyamatok kiválasztására szolgáló szoftvereknek, a költségbecslési moduloknak és az intézkedéseknek. A mesterséges intelligencia és a CAD (számítógéppel támogatott tervezés) megérkezése ezen a területen nagyon precíz esettanulmányokat és genetikai algoritmusok létrehozását teszi lehetővé, amely lehetővé teszi az egyes helyzetekre a legjobb megoldások vagy a legjobb kompromisszumok megtalálását. A választás ezért könnyebb és megfelelőbb, ami anyagot és pénzt takarít meg.
A 2000-es évektől kezdve a kutatókat a természetes anyagok szerkezete érdekelte, mivel többségük multifunkcionális (a bőr például gátként és membránként is szolgál). Ezen anyagok gazdagsága a molekuláris léptékű elrendezési lehetőségek sokaságában rejlik.
Az anyagokkal kapcsolatos ismeretek összességét ezután már nem csak a XX . Századi "kísérlet és tévedés" megközelítéssel lehet kihasználni . A kutatók most már tudják, hogy az összetett anyag általános tulajdonságai függenek annak szerkezetétől, molekuláris szintű mechanikai tulajdonságaitól, a gyanta és a rost paramétereitől, a különféle fizikai és / vagy kémiai jelenségektől, amelyekkel szembesülni fog. Gyártása és felhasználása során, valamint egyéb anyagi paraméterek. Az anyag általános viselkedésének megértése és az összetett specifikációkra optimalizált anyagok megtervezése érdekében a területen résztvevők modellezéssel fognak élni . Ezek a felfedezések, valamint az új számítógépes eszközök megváltoztatják az anyagokról való gondolkodásmódot: ezért ezeket már nem egyetlen egyedi alkalmazásban veszik figyelembe, hanem azért, hogy megfeleljenek néha ellentétes kritériumoknak, és ezáltal egy sor tulajdonságnak feleljenek meg.
A nanotechnológia területén a kompozit anyagok, az utópia hordozói mindent megengednek, mivel a testre szabott anyagokat atomról atomra lehet gyártani. Bensaude-Vincent asszony szerint "az anyag annyira tájékozott, hogy egy molekula maga is géppé válik". Most egy molekulagépről van szó , olyan anyagról, amely maga is több funkciót lát el. Ezen a területen a multifunkcionális modell lett.
A XX . Század olyan század, amely igyekszik megszabadulni az ügytől. A kompozit anyagokat a dolgozók, majd fizikusok és vegyészek tervezték, azzal a céllal, hogy javítsák az anyagot, funkcionálissá tegyék azt, és már ne csak szerkezeti vagy dekoratív jellegűek legyenek, mint korábban. Csökken az összetett anyagok előállítóinak anyagfogyasztása. Valójában a teljesítmény és a tulajdonságok kevesebb anyagot igényelnek. Az Eiffel-torony jó példa: megépítéséhez 7000 tonna acél szükséges, míg a XX . Század végén 2000 tonna kompozit is elegendő lett volna. Ez egy életstílusunkhoz kapcsolódó globális evolúció része (az intelligencia és a reflexió elsőbbséget élvez a mennyiséggel szemben). A XXI . Században megszerzett ismeretek anyagokban és kompozitokban lehetővé teszik az optimalizálási folyamat folytatását, amely megfelel az egyre pontosabb igényeknek és gyakran összeférhetetlennek tűnik. Yves Bréchet jó példát hoz fel ezekre az ellentétes korlátozásokra, az elektromos vezeték esetére hivatkozva: "[...] nyilván villamos energiát kell vezetnie, amely többé-kevésbé megköveteli, hogy fémet készítsünk [...]], és ha egyszerűen hülyén csináltam, én nem kábelt, hanem rudat készítettem volna. Tehát ahhoz, hogy kábelt tudjak készíteni, hozzáadtam volna a rugalmasságot, a rugalmasságot, amely lényegében ellentmond a fémekkel való erős kapcsolatnak. "
Bensaude-Vincent asszony szerint szakadék tátong az új anyagok által kínált lehetőségek és az összetett újítók diskurzusa között, különösen a nanotechnológia és a biotechnológia területén. Ez utóbbi ok nagyon klasszikus módon, vagyis azt mondják, hogy azt akarják, hogy ellenőrizzék az anyagot, vagy akár megszabaduljanak tőle, míg amit csinálnak, az inkább a természettel való partnerséghez, mint az uralomhoz hasonlít.
A legtöbb kompozit hőre keményedő polimeren alapul, ami megnehezíti újrahasznosítását . Ez a korlát tehát ellentétes a fenntartható fejlődéssel . Új kutatásokat is láthatunk, amelyek a biokompozitokra összpontosítanak , különösen a növényi rostokkal. A biokompozitok olyan anyagok, amelyeket egy mátrix (gyanta) és a természetes növényi szálak megerősítése alkot, általában növényekből vagy cellulózból (farost, kender stb. ). Ezen túlmenően hozzájárulnak a környezet tiszteletben tartásához, mivel biológiailag lebonthatók , szövetmérnöki, kozmetikai alkalmazásokban és fogszabályozásban használják őket. Ezek a biokompozitok még nem állnak készen a forgalmazásra a csúcstechnológiai szektorok számára. A francia ipart nagyon érdekli az ilyen típusú anyag.
A kompozit csak akkor lebontható teljesen biológiailag, ha a felhasznált mátrix a természetes szálakon kívül maga is ( pl. PLA, politejsav ). Abban az esetben, ha „hagyományos” típusú gyantát (poliészter, epoxi stb. ) Használnak, akkor a természetes szálak megerősítésként történő alkalmazásának előnye ezek megújuló jellege lesz, de nem beszélhetünk összetett biológiailag lebomló anyagról. A kompozit anyagok hatással vannak a környezetre .
A gyakorlatban az összetett anyagok felhasználása számos. Ezek között több olyan terület van, ahol az alkalmazások sokfélék. Például van az autóipar , a repülés , az űrkutatás és a sport . Sport szinten olyan felszereléseket lehet megemlíteni, mint a síelés, a teniszütő vagy akár a jégkorong bot. Az olyan új tárgyak, mint a protézisek is jelentősen javultak, és mind a fogyatékkal élő sportokban, mind a fogyatékossággal élők mindennapi életében felhasználásra kerültek, lehetővé téve például egyesek számára, hogy folytassák szakmai tevékenységüket.
A sportban történő innovációnak számos különálló célja lehet: egy sport fejlesztése, például a hatékonyság és a teljesítmény növelésével vagy látványos jellegének növelésével, új sportok létrehozása a technológiai találmányoknak köszönhetően, vagy akár egy sport szélesebb közönség számára történő megnyitása. gyakorlóinak.
A pénzügyi szempontok és a különböző vállalatok közötti verseny szintén negatív szempontot hozhat ezekhez a nagyszerű újításokhoz. Ha egy vállalat laboratóriumon vagy tervezőirodán keresztül befektet az összetett anyagok kutatásába, versenytársai ugyanezt kényszerítik, vagy fennáll a kockázat, hogy eltűnnek.
Két példa szemlélteti ezt. Először az alpesi síelés , amelyben az innováció a versenysport vagy a szabadidősport fejlesztését célozza, majd a kézi sportot, amely megmutatja, hogy bizonyos előrelépések hogyan nyitották meg az új sportokhoz való hozzáférést.
A kompozitok hatása az alpesi síelésreA síelés Kr. E. Több ezer évvel jelent meg egyszerű, fából készült deszka formájában, amelyet havon mozgottak. Ezért mindig összekapcsolódott az kompozitokkal. A XIX . Század vége, hogy megrendezik az első gyorsasági versenyeket, és elkezdünk fejlődni. A XX . Század elejét a sílesiklás iparosítása jellemzi , kiemelve az első 1924- es chamonix-i téli olimpiát , bár az alpesi csak 1936 - ban jelenik meg Garmisch-Partenkirchenben . Abban az időben akkoriban a sílécek elsősorban fa, és csak később jelentek meg a hibrid sílécek, amelyek részben kompozit anyagokból készültek (kivéve a fát). 1950-től, a második világháborút követően számos változtatásra kerül sor (anyagok, kötések, botok stb.).
A síelés heterogén többrétegű gerendának tekinthető, amely különféle elemekből áll. Ezek közül több - legalább részben - kompozit anyagból készül. Különösen a sí középső része van, még mindig többnyire ragasztott rétegelt fából, amely lehetővé teszi a szálak gépesítését a teljesítmény növelése érdekében. A verseny sílécek merevebbé tételéhez titánlemezekkel vagy más rendkívül merev anyagokkal lehet felszerelni. A mag kivételével az alkatrészek szintén a kompozitokra jellemző technológiát alkalmazzák. Példaként megemlíthetünk egy kompozit réteget üvegszál / epoxigyanta megerősítéssel a talp felett, vagy pedig alumíniumötvözet erősítéseket kombinálva az üvegből / epoxival.
A sí rendkívül heterogén szerkezet, mivel számos, nagyon különböző természetű elemből áll, amelyek önmagukban is összetett szerelvényből állhatnak.
Más berendezéseket tanulmányoztak a teljesítmény növelése érdekében. A sisakokat például olyan anyagokból készítik, amelyek a lehető legkevesebb ellenállást mutatják a levegővel, és néha annak ellenére, hogy az ellenállás és ezáltal az elvesztett biztonság is csökken.
Számos dolog bonyolíthatja az új technológiák keresését és használatát. Először is, a sportszabályozás korlátozhatja a fejlesztéseket. Ez történt Ken Read kanadai sízővel 1979-ben, miután győzelmet aratott a lesiklásban Morzine-Avoriazból. Diskvalifikálták, mert hibrid kombinációja bebizonyosodott, hogy nem felel meg a Nemzetközi Síszövetség előírásai által engedélyezett permeabilitási előírásoknak . Ez lehetővé teszi számunkra, hogy megismerjük a technológiai fejlődés egyik káros aspektusát: az innovációt a csalás szolgálatában, vagyis új technológiák felhasználásával próbáljuk megkerülni a szabályozás esetleges kiskapuit. Ezenkívül a teljesítmény nem az egyetlen szempont, amelyet az innováció keres. A kényelem például elengedhetetlen eleme annak, hogy a nyaraló síeljen. Ezek nem feltétlenül ugyanazok az anyagok, amelyeket a csúcstechnológiában vagy a szabadidős sportokban fognak használni, és ez megnehezíti a különböző márkák keresését, amelyek nem képesek minden fronton egyszerre hatni. Ennek szemléltetése végett a biztonság fent említett példája sokatmondó. A fejlett sportágban bizonyos teljesítménykövetelmények rendkívül aerodinamikus anyagok kifejlesztéséhez vezettek, néha a biztonság rovására. A szabadidősportban általában ez fordítva történik, és a biztonság a fogyasztók vonzásának egyik alapvető kritériuma.
A síelés példája szemlélteti a sport és különösen az összetett anyagok technológiai fejlődésének összetettségét. Amellett, hogy összetett berendezései több különböző kompozitból állnak, a kívánt tulajdonságok a kívánt felhasználás típusától függően óriási mértékben változnak.
A fogyatékkal élő sportok vagy a "hibrid" ember eseteA kézisport összefüggésében a protézis szerves része a sportoló teljesítményének. Az összetett anyag már nem a testen kívüli "tárgy", hanem a sportoló testének közvetlen meghosszabbítása. Ez a helyettesítés egy " hibrid " -nek (az emberi test és a technológia keverékének) definiált emberkategóriát eredményez . A hibridizáció adaptív kompenzációt és funkcionális elosztást eredményez a test számára. Henry Dougan szerint a hibridizáció kétértékű: "A hibridizációs folyamatok megbontják a rögzített határokat, brutális reakciókat válthatnak ki, amelyek az esszencialista markerek megerősítését célozzák", vagy Jean-Michel Besnier számára a technika arra kényszerít minket, hogy feltaláljunk mindent, legyen az emberi, erkölcsi vagy értékrend. A technikával eggyé válás már nem csak szokás, hanem valóban önmagának valódi módosítása. A hibrid vegyes és zavart keverék, mert a természet és a mesterség közötti elhatárolás identitászavart okoz.
Az 1960-as évek előtt, amikor Rómában meg kellett tartani az első hivatalos paralimpiai játékokat , még nem tettek különbséget az érvényes sportoló és az érvénytelen sportoló között, mert a hátrány fogalmát még mindig rosszul határozzák meg a sport összefüggésében. Ezért szokás volt látni, hogy a sportolók , bárki is legyenek, ugyanazon sporteseményeken vesznek részt; például Takacs Karoly , a magyar lövész amputált jobb keze (1948) vagy George Eyser , egylábú tornász (1904). Csak 1960 után történt megkülönböztetés, de mégis vitát váltott ki.
Az emberi határokkal kapcsolatos jelenlegi kérdésekben a legismertebb eset Oscar Pistorius dél-afrikai sportember, akinek kettős amputációja van. Kivételnek kell tekinteni, mivel bár két protézise van, épséggel fut, és ez hatalmas vitákat vált ki. Ezért egy fogyatékkal élő sportolóról van szó, aki mind kézimunka, mind pedig testedzéssel futott.
Úgy tűnik, hogy ez a biotechnológiai beavatkozás fejlődésének egyik megtestesítője, amely maga is részesül az összetett anyagokkal kapcsolatos előrelépésekből, olyan mértékben, hogy teljesítménye a technológia segítsége nélkül páratlan lenne :
„Protéziseinek nagysága megnöveli lépései méretét. Ahol „egyszerű amputált” ellenfeleinek készüléke nem lépheti túl az érvényes lábát, Pistorius azzal vádolják, hogy kettős amputációját kihasználva mesterségesen nőtt. "
A vita abban rejlik, hogy az ép testű sportolók potenciálisan kiváló teljesítménye csak olyan berendezéssel lehetséges, amely az atléta testének egy részét helyettesíti. Sportosztályozása körüli helyzet azt mutatja, hogy Oscar Pistorius problematikus „vegyes”: ember és gép is. Sportos teste hibridizáció , szénszálas pengékből álló protézissel . „Fogyatékkal élő sportolóként” technológiai hibridizációja a fegyelméhez kapcsolódó kötelezettség, de túl fontosnak tekinthető más sportolókhoz képest.
A mechanikus segítségnyújtás, amelyet különösen a sportolók protézisét képező kompozit anyagok fejlesztése tesz lehetővé, elősegítheti a "páratlan teljesítményű emberfeletti" létrejöttét. A handisport közvetlen tanúja ennek az evolúciónak, különféle technológiák alkalmazásával.
A viselkedés kompozit anyagból van leírva a következőképpen, a euklideszi formalizmus kontinuum mechanika :
A fenti probléma nem oldható meg egyszerűen, kivéve a nagyon egyszerű geometriákat (gömbös zárványok, szálak, egymásra rakott lapok, vagy általában ellipszoid alakú zárványok esetén).
Kutatási célok viselkedésének leírására a kompozit nem feltétlenül ismerné annak geometriáját, azzal, hogy megpróbálja korlátozni a deformációs energiája az összetett (a deformációs energiája egy anyag). Így idézhetjük a határokat:
A mechanika kompozitok még mindig olyan területen aktív elméleti kutatások: mechanikus vagy elektromos viselkedést, a lineáris, nem lineáris, viszkoelasztikus , repedések vagy plaszticitás , kihajlás , stb
A modellezés egyik korlátja, hogy nem lehet pontosan megismerni egy valódi kompozit mikrogeometriáját: mindig vannak hibák; de a modellezés lehetővé teszi az alkotmányos törvény meglehetősen pontos leírását.
Ennek az elméleti kutatásnak egy másik előnye a kompozit geometriája és az alkotmánytörvény között egy olyan anyag megvalósítása, amelynek mechanikai jellemzőit számítógépes optimalizálással kapták meg.
Más Wikimedia projekteken: