هسته کامپوزیتی چیست؟

سازه های ساندویچی یکی از اولین مواد مرکبی بودند که بطور وسیعی مورد پذیرش و استفاده در صنایع گوناگون قرار گرفتند.

هسته کامپوزیتی در ساندویچ پانل یکی از عناصر اصلی است که از آن برای ایجاد ساختار سه‌لایه استفاده می‌شود. ساندویچ پانل معمولاً از دو لایه خارجی (پوشش) با ماتریس مقاوم و سبک که معمولاً از مواد پلیمری مثل فوم یا هلیوم ساخته شده‌اند، و یک لایه داخلی (هسته) با مواد تقویت‌کننده مانند الیاف شیشه یا کربن تشکیل شده است.

نقش هسته کامپوزیتی در ساندویچ پانل به تقویت ساختار و افزایش مقاومت مکانیکی و سبک‌تر کردن وزن کلی ساختار مرتبط است. هسته کامپوزیتی معمولاً دارای ساختار سلولی باز است که از موادی مثل فوم پلیمری، هلیوم، یا سلول‌های متناوب شیشه یا کربن تشکیل شده است.

شکل1- ساختار یک سازه ساندویچی کامپوزیتی

برخی از ویژگی‌های مهم هسته کامپوزیتی در ساندویچ پانل عبارتند از:

سبکی: هسته کامپوزیتی سلولی به دلیل ساختار باز و پر از هوا، وزن نهایی ساندویچ پانل را به شدت کاهش می‌دهد که این امر برای کاربردهایی که وزن مهم است (مانند هواپیما، خودروها، و قایق‌ها) بسیار مهم است.

مقاومت مکانیکی: هسته کامپوزیتی با افزودن مواد تقویت‌کننده مانند الیاف شیشه یا کربن، مقاومت مکانیکی ساندویچ پانل را بهبود می‌بخشد.

عایق حرارتی و صوتی: سلول‌های هوا در ساختار هسته کامپوزیتی می‌توانند به عنوان عایق حرارتی و صوتی عمل کنند، که این ویژگی‌ها در برخی از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پردازش ساده: ساخت ساندویچ پانل با هسته کامپوزیتی معمولاً از نظر فرآیند تولید و ساخت ساده‌تر است، به ویژه در مقایسه با ساختارهای کامپوزیتی پیچیده‌تر.

ساندویچ پانل‌های حاوی هسته کامپوزیتی در صنایع مختلف مانند صنعت هواپیما، خودروسازی، ساخت و ساز، و صنایع دریایی به عنوان مواد ساختاری به کار می‌روند. برخی از کاربردهای سازه‌های ساندویچی عبارتند از:

هواپیما و فضاپیما:

بخش‌هایی از سازه‌های هواپیما و فضاپیما مثل بال‌ها، صفحات کنترل، و هواپوش‌ها از سازه‌های ساندویچی استفاده می‌کنند. این استفاده به دلیل وزن سبک، مقاومت مکانیکی بالا، و خصوصیات حرارتی و عایقی مورد نیاز در این صنعت است.

صنعت خودرو:

در صنعت خودرو، سازه‌های ساندویچی برای تولید اجزایی مانند کاپوت، درب‌ها، و بخش‌های داخلی از خودروها استفاده می‌شوند. این کاربرد به دلیل کاهش وزن و افزایش کارایی سوخت مهم است.

ساخت و ساز:

در صنعت ساخت و ساز، سازه‌های ساندویچی برای اجزای ساختمانی مانند پانل‌های دیواری، سقف، و کف به کار می‌روند. این استفاده به دلیل سبکی و قابلیت اجرای سریع و آسان در محل ساختمان سازی می‌باشد.

قایق‌سازی و دریانوردی:

سازه‌های ساندویچی در قایق‌ها و سفینه‌ها به عنوان قطعات ساختاری برای بهبود مقاومت و وزن کلی استفاده می‌شوند.

پل‌سازی:

در سازه‌های پل، سازه‌های ساندویچی برای اجزایی مانند پلهای راهپله یا سقف‌های زیرگذرها به کار می‌روند. این استفاده به دلیل وزن سبک و مقاومت در برابر بارهای مکانیکی است.

تجهیزات ورزشی:

در صنعت تجهیزات ورزشی نیز از سازه‌های ساندویچی برای ساخت اجزای مختلف مانند تخته‌های اسکی و سورف، تجهیزات قایق‌رانی، و تجهیزات متنوع دیگر استفاده می‌شود.

با توجه به ویژگی‌های سازه‌های ساندویچی، این نوع سازه‌ها در صنایع مختلف به دلیل سبکی، استحکام، عایقی بودن، و قابلیت فرآیند ساخت پیچیده به عنوان یک جایگزین موثر برای سازه‌های سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.