חומר מרוכב

חומר מרוכב הוא מבנה הנדסי העשוי ממספר חומרים שונים בעלי תפקידים ייעודיים במבנים כדי ליצור חומר יותר טוב. לחומרים המרכיבים את החומר המרוכב תכונות פיזיקליות ואו כימיות שונות באופן משמעותי, כדי לייצר חומר עם התכונות המבוקשות. החומרים השונים נשארים מופרדים גם לאחר יצירת החומר המרוכב וניתן להבחין בהם גם ללא מיקרוסקופ במוצר המוגמר. קיימים ארבעה סוגים של חומרים מרוכבים:

  • חומר סיבי המחוזק במטריצת מילוי.
  • חומר מבנה כריך - מעטפת קשיחה ומילוי רך.
  • חומר תאי.
  • חומר רב פאזי - החדרת זיהומים לתוך חומר אחר.

היתרון המרכזי של החומרים המרוכבים הוא יחס קשיחות למשקל גבוה ועמידות טובה בטמפרטורה גבוהה. החומר המרוכב הוא היחיד שבו ניתנת אפשרות לתכנן, לקבוע את תכונות החומר.

השימוש הנפוץ ביותר בחומרים מרוכבים הוא כפולימר אשר בתוכו ספוגים סיבים. דוגמה לחומר מרוכב היא בטון.

בעיה נפוצה בחומרים מרוכבים היא שבגלל הפיזור של הסיבים בתור החומר לכל הכיוונים, ביצירת פגם מקומי יכולה להיות השפעה על תכונות החומר כולו. בהכנסת קדח לחומר, נוצרת משיכה של הסיבים וקטיעתם באזור הקדח, דבר שיכול ליצור נזק סביבתי רחב היקף. לדוגמה, מקדח בקוטר 1 מ"מ עלול להתקבל נזק לטווח של חצי מטר.

בחומר מרוכב רואים התקדמות סדקים לא ישרה (כמו במתכות) אלא אם כן זו קורוזיית מאמצים. נוצר נזק נפחי, בו הסדק מתפתח ונע לכל השכבות לכל הכיוונים. כיווני ההתקדמות תלויים בחוזק השכבות.

החומר המרוכב יכול להיכשל גם במימד המיקרוסקופי וגם המאקרוסקופי. כשל דחיסה וכשל מתיחה יכולים להיווצר ברמה המאקרוסקופית כמו בחומרים הומוגניים, וברמה המיקרוסקופית עקב כשל של הסיבים המרכיבים את החומר.

K2 Black Panther (15373704976) (cropped)
K2 פנתר שחור. לטנק שריון מרוכב שהוא למעשה שריון העשוי מחומרים מרוכבים, במטרה להעניק לטנק הגנה גבוהה ככל האפשר.

FRP

חומרי פלסטיק/פולימר מחוזקים (FRP ראשי תיבות של Fibre-reinforced plastic) הם חומרים מרוכבים, העשויים ממטריצת פולימר מחוזק עם סיבים. הסיבים עשויים בדרך כלל מפיברגלס, או פחמן ואילו הפולימר הוא בדרך כלל אפוקסי, פוליאסטר תרמוסטי, וינילסטר, פוליסולפון או פלסטיק אחר. חומרי פלסטיק מחוזקים נפוצים בתעשיית הבנייה, חלל, רכב וימאות.

ב- FRP משתמשים ל:

  • חיזוק מבנים - ניתן ליישם FRP על מנת לחזק את הקורות והעמודים במבנים. ניתן להגדיל את הכוח של חלקי מבנה אלו גם אחרי שנפגעו קשות בשל תנאי העמסה.
  • חיזוק קורות, קיימות שתי טכניקות מקובלות: הראשונה היא להדביק לוחות FRP לתחתית הקורה (בדרך כלל באזור המתיחה). ההדבקה מגדילה את כוחה של הקורה, הקשיחות וההתנגדות למתיחה, שכן ההתנגדות של הלוחות תתחזק בתוספת כוח מתיחה של FRP. השיטה השנייה עוטפת את הקורה בצורת U ברצועות FRP וכתוצאה מכך נוצרת התנגדות גזירה גבוה יותר.
  • חיזוק עמודים - עמודים בבניין יכול להיות עטופים עם FRP להשגת חוזק גבוה. השיטה פועלת על ידי ריסון ההתפשטות לרוחב העמודה.

ראו גם

אם הפנינה

אם הפנינה או דַּר או צִדְפַּת הַפְּנִינִים היא חומר מרוכב אורגני ולא אורגני המיוצר על ידי מספר רכיכות.

אם הפנינה היא גמישה, חזקה וססגונית. פנינים והרבדים הפנימיים של קליפת הצדפות נעשות מחומר זה.

בדיקת הקשה

בדיקת הקשה (באנגלית: Tap Testing) נועדה לצורך איתור בועות אוויר והפרדות בין שכבות חומר מרוכב ומבנים מתכתיים.

זוהי אחת ממגוון שיטות הבדיקה שאינן הורסות את האובייקט הנבדק, והיא מבוססת על הקשה קלה, באמצעות פטיש הקשה תקני, על האובייקט הנבדק והאזנה לצליל המתקבל.

עקרון השיטה מבוסס על הבדלים בצליל המופק בהקשה מעל בועת אוויר אל מול הצליל המופק בעת הקשה על חלק תקין, כפועל יוצא של אקוסטיקה שונה.

השיטה מיושמת בתעשייה בתחומים נרחבים.

בטון מזוין

בטון מזוין הוא חומר מרוכב, המתקבל משילוב רשתות או מוטות של פלדה או חומר אלסטי אחר, עם בטון. החומר המתקבל חזק במיוחד, וכושר התנגדותו לסוגים שונים של מאמצים מעניק לו תפקיד מרכזי בבנייה של מבנים גבוהים. בין הגורמים לשילוב המוצלח של שני החומרים, בטון ופלדה, נמצאת העובדה שמקדמי ההתפשטות שלהם בחום כמעט זהים. לכן כאשר רכיב מבטון מזוין מתחמם או מתקרר, הוא אינו מתעוות ואינו נסדק. בנוסף, הבטון מגן על הפלדה מפני קורוזיה.

גרפטק

גרפטק (GrafTech International) הוא יצרן אלקטרודות גרפיט וקוק נפט הנמצאים בשימוש בתעשיית המתכות. מטה החברה נמצא בברוקלין הייטס, אוהיו והיא מחזיקה במפעלים בקאלה בצרפת, פמפלונה בספרד, מונטריי במקסיקו וסנט מריס, פנסילבניה.

החברה נוסדה ב-1886 כחברת הפחמן הלאומית (National Carbon Company) שנרכשה ב-1917 על ידי יוניון קרבייד והפכה למחלקת מוצרי פחמן. ב-1914 החברה החלה למכור לראשונה אלקטרודות גרפיט בקוטר 12 אינץ'.

ב-1956 זכתה החברה בפרס מהאקדמיה האמריקאית לקולנוע הודות לפיתוח וייצור של חומר בשימוש תעשיית הקולנוע.

בשנים 1958–1978 פיתחה החברה סיבי פחמן. ב-1985 פיתחה החברה טכנולוגיה של חומר מרוכב לשימוש בתעשיית החלל.

ב-1989 נערך ארגון מחדש ביוניון קרבייד, ובעקבותיו שונה השם ממחלקת מוצרי פחמן לחברת הפחמן UCAR. ב-1990 הציגה החברה לראשונה אלקטרודות גרפיט בקוטר 30 אינץ'. ב-1995 פיתחה החברה מוצר גרפיט לשימוש בסוללת ליתיום-יון בכלי רכב חשמליים. באותה השנה הנפיקה עצמה לציבור והפכה לחברה ציבורית.

באפריל 1998 נתבעה החברה על הרצת מניות, וב-2000 נדרשה בעקבות זאת לשלם 40.5 מיליון דולר. באפריל 1998 נתבעה החברה גם על ידי מחלקת המשפטים של ארצות הברית בסכום של 110 מיליון דולר בשל קרטל אסור בעסקי אלקטרודות גרפיט, וביולי 2001 נתבעה באירופה יחד עם 7 חברות נוספות על סכום של 50.4 מיליון אירו בשל תיאום מחירים.

ב-2002 שינתה החברה את שמה מ-UCAR לגרפטק (Graftech).

ב-2008 קנתה החברה 18.9% ממניות יצרנית הקוק נפט סידריפט (Seadrift) תמורת 135 מיליון דולר. באפריל 2010 הודיעה גרפטק על קנייה מלאה של סידריפט וכן של C/G Electrodes LLC תמורת 692 מיליון דולר. במרץ 2011 רכשה החברה את יצרנית הגרפיט, תאגיד המחקר מיקרון (Micron Research Corporation), ובאוקטובר רכשה את Fiber Materials. ב-2016 מכרה החברה את Fiber Materials.

הונדה S2000

הונדה S2000 היא מכונית רודסטר מבית הונדה. S2000 הוצגה לראשונה כמכונית קונספט בתצוגת מכוניות בטוקיו בשנת 1995. ייצורה הסדרתי החל באפריל 1999 לרגל חגיגות החמישים של הונדה, ומאז עברה המכונית מספר מתיחות פנים מינוריות. ה-S2000 נקראה כך עקב נפח מנוע של 2000 סמ"ק, כהמשך למסורת רבת שנים של הונדה ושהתחילה מהונדה S500 רודסטר בעלת נפח מנוע של 500 סמ"ק ובהתאם הונדה S600 והונדה S800. ל-S2000 היו מספר דגמים ובהם שינויים קוסמיים ומכניים.

ייצור ה-S2000 נפסק ביוני 2009 ולפי הדיווחים הייצור יתחדש ב-2018.

חומר

חומר הוא כל דבר בעל מסה התופס נפח במרחב.

בסביבתנו הקרובה מוצרים רבים - שולחנות, ספרים, עטים, חלונות - העשויים כולם מחומר. השולחנות עשויים עץ ופלסטיק, הספרים עשויים מנייר, החלונות עשויים מאלומיניום וזכוכית, גופם של בעלי החיים והצמחים מורכב ממים, משומנים, מחלבונים, מפחמימות וממינרלים. סלעים עשויים מחומרים שונים כמו: גיר, צור, בזלת וחול. אוויר הוא סוג של חומר, והוא מכיל חמצן, חנקן, אדי מים, פחמן דו-חמצני ועוד.

חומרים קיימים במגוון רב של תכונות: מצב צבירה, צבע, צפיפות, חוזק, קשיות, מוליכות חשמלית ועוד.

מעבר לכל התכונות הללו נמצא כי קיימים מאפיינים המשותפים לכל החומרים ביקום, וכי כל החומרים בנויים ממספר קטן של אבני יסוד (ראו גם מיון החלקיקים וכן חלקיק יסודי).

שאלת מבנה החומר, כלומר השאלה מהן אבני הבניין היסודיות של שפע החומרים הסובבים אותנו, העסיקה את האדם כבר מהעת העתיקה. כיום ידוע שהמבנה הבסיסי של החומר הוא המולקולה, שקובעת את תכונות החומר, אשר מורכבת מאטומים (שנקראים גם יסודות כימיים), ושהם בתורם מורכבים מחלקיקים קטנים יותר. שאלת המבנה הבסיסי ביותר של החומר עודנה פתוחה במדע.

החומר ביקום בו אנו חיים מורכב מאטומים (שלרוב מתחברים אחד לשני ליצירת מולקולות) ושני אלו אף יוצרים תערובות שונות.

חופה (תעופה)

חופה בכלי טיס היא כיסוי שקוף לתא הטייס, בעיקר במטוסי קרב. מטרתה של החופה היא ליצור סביבה מוגנת מפגעי מזג אוויר ומרעש עבור צוות כלי הטיס, והיא מעוצבת בקווים אווירודינמיים ככל הניתן כדי להפחית את הגרר.

להטוטנות עם אש

להטוטנות עם אש היא האומנות של שימוש באביזרי הלהטוטנות תוך כדי הבערתם באש. כדי להבעיר את האביזרים, צריך שהחלק שאותו רוצים להבעיר יהיה עטוף בקוולר (חומר מרוכב), אותו טובלים בחומר דליקה.

התלמוד מספר: "תניא, אמרו עליו על רבן שמעון בן גמליאל כשהיה שמח שמחת בית השואבה היה נוטל שמונה אבוקות של אור וזורק אחת ונוטל אחת ואין נוגעות זו בזו" (מסכת סוכה, נ"ג, א').

לוטה מגדל העולם

לוטה מגדל העולם הוא גורד שחקים בגובה 554.5 מטר (1,819 רגל), הכולל 123 קומות. הוא נמצא בסיאול שבדרום קוריאה, ונפתח לציבור ב-3 באפריל 2017. הוא מספר 5 מבין המגדלים הגבוהים בעולם והבניין הגבוה ביותר ב-OECD.

למינציה

לַמִינַצְיָה (מלועזית: Lamination; בעברית: עִטּוּי, לְבִידָה או רִבּוּד) היא תהליך של יצירת חומר מרוכב באמצעות איחוד של שתי שכבות חומר לפחות. בשפת היומיום משמש המונח לתיאור תהליך של עטיפת אובייקט בשכבות פלסטיק הנאטמות באמצעות חום ולחץ, ועל פי רוב בעזרת דבק. בהנדסת חשמל, למינציה היא טכניקת הרכבה המשמשת להפחתת תוצאות לוואי בלתי רצויות של חום הנוצר עקב זרמי מערבולת ברכיבים כגון ליבה מגנטית של שנאים.

החומרים המשמשים בלמינציה עשויים להיות זהים זה לזה או שונים זה מזה. דוגמה לריבוד המורכב מחומרים שונים: שכבת פלסטיק העוטפת יריעת זכוכית משני צידיה. מגיני רוח של כלי רכב מיוצרים לעיתים קרובות באמצעות ריבוד של שכבת פלסטיק קשיח בין שני רבדים של זכוכית. עץ לבוד (דיקט) הוא דוגמה נפוצה ללמינציה שבה נעשה שימוש בחומרים זהים בכל שכבה. דוגמאות לחומרים המיוצרים באמצעות למינציה כוללות פורמייקה ודיקט.

למינציה של נייר, כגון בנייר תצלום, עשויה למנוע קימוטים, נזקי השמש, כתמים, נזקי שפשוף, כתמי שמן, טביעות אצבעות ונזקים סביבתיים. תעודות מזהות וכרטיסי אשראי מצופים כמעט תמיד בשכבת פלסטיק (דק או עבה). למינציה משמשת גם בפיסול העושה שימוש בעץ או בשרף.

מגדל השארד

מגדל השארד (באנגלית: The Shard), המוכר גם בשם מגדל גשר לונדון (באנגלית: London Bridge Tower), הוא גורד שחקים הממוקם ברחוב ג'וינר 32, לונדון, אנגליה.

גובהו 309.6 מטרים (1,016 רגל) והוא בעל 95 קומות. בנייתו החלה במרץ 2009, קורת השלד האחרונה (topping out) הונחה ב-30 במרץ 2012 והוא נחנך ב-5 ביולי 2012. בנייתו הושלמה באופן סופי בנובמבר 2012 וקומת התצפית שלו נפתחה לקהל ב-1 בפברואר 2013.עם חנוכתו מגדל השארד היה הבניין הגבוה ביותר באירופה, אך לא לזמן רב. בשנת 2013 לקח ממנו את הבכורה מגדל מרקורי סיטי במוסקבה, הגבוהה ממנו ב-29.2 מטרים. השארד הוא הבניין הגבוה ביותר בבריטניה ובאיחוד האירופי והמבנה השני בגובהו בבריטניה, אחרי Emley Moor transmitting station.עוצב על ידי האדריכל האיטלקי, רנצו פיאנו.

מנשק זוויתי (תעופה)

מִנְשָׁק זָוִיתִי בתעופה הוא שינוי חד בזווית במבנה המרכזי של המטוס בדרך כלל בציר האופקי, הנמשך בחלק מאורך גוף המטוס. לעיתים יהיה המנשק הארכה אופקית במבנה המטוס היוצרת מעין שפה לאורך הגוף המשתלבת בדרך כלל עם הכנפיים. במטוסים ימיים המנשק הזוויתי הוא החלק בגחון שמעוצב כמו מנשק זוויתי של ספינות.

למנשק זוויתי אופקי ישנם מספר תפקידים בתעופה, החל משיפור ביצועים אווירודינמיים של מטוס וכלה בשיפור שטח חתך מכ"ם לצורכי חמקנות.

סיב פחמן

סיב פחמן הוא חומר המורכב מסיבים דקים במיוחד המכילים בעיקר אטומי פחמן. קוטר הסיבים נע בין 0.005 ל-0.010 מילימטר. סיבי הפחמן מאורגנים בגבישים זעירים הסדורים בהתאמה טובה לאורך הסיב. מבנה זה מקנה להם חוזק רב יחסית לגודלם הזעיר. השימוש הבסיסי ביותר בחומר מתקבל על ידי שזירת כמה אלפי סיבים לחוט בעל חוזק רב. את החוטים ניתן לשזור לאריג שגם הוא נהנה מחוזק רב ומשקל קל יחסית. יישום נוסף מתקבל באמצעות טבילת אריג סיבי פחמן בתרכובת מותכת כדוגמת אפוקסי לשם יצירת חומרים מרוכבים המאפשרים לעצב משטחים חזקים בעלי משקל קל. אריגים ומשטחים אלו מכונים לעיתים בפשטות, סיבי פחמן.

סיבי פחמן נמצאים בשימוש במוצרים הדורשים חוזק גבוה יחסית למשקל. ייצור סיבי הפחמן יקר יחסית, אך ניתן למצוא אותם במוצרים בתעשיית התעופה והחלל, בהנדסה אזרחית ובמוצרים המיועדים לביצועים גבוהים בתעשיית הרכב כדוגמת אופנועי מרוץ וביגוד רכיבה נלווה.

סקיאפארלי (נחתת)

סקיאפארלי (Schiaparelli; שם טכני: Entry, Descent and Landing Demonstrator Module או EDM, "מודול הדגמת חדירה, הנמכה ונחיתה") היא נחתת שפותחה על ידי סוכנות החלל האירופאית כחלק מפרויקט אקסו מארס, ומטרתה הייתה לשמש מדגים טכנולוגי ליכולת אירופאית לנחות על פני השטח של כוכב הלכת מאדים. הנחתת נכשלה בניסיון הנחיתה שלה על מאדים והתרסקה על הקרקע שלו ב־19 באוקטובר 2016.משימת הנחתת הייתה הניסיון השני של סוכנות החלל האירופאית להנחית רכב ולהפעילו על פני מאדים בהצלחה, לאחר שהמשימה האירופאית הקודמת לכוכב הלכת, ביגל 2 , אמנם נחתה עליו ב־2003, אך לא הצליחה ליצור קשר עם מפעיליה. סקיאפארלי כללה ציוד מדעי מצומצם ותוכננה לפעול באמצעות סוללות חשמליות במשך 2–8 סול (יום מאדימי).

הנחתת מכונה על שמו של האסטרונום האיטלקי ג'ובאני סקיאפארלי, שחקר את מאדים.

עששת

עששת היא מחלה זיהומית רב-גורמית, שבה מתרחש תהליך הרס הרקמות הקשות של השיניים- זגוגית השן (האמייל). ההרס עצמו נגרם כתוצאה מפעולתם של חיידקים מסוימים הנמצאים על השיניים. עששת עלולה לגרום לאי נוחות, לכאב, הפרעה בתפקוד (לעיסה, דיבור) ובאסתטיקה של החיוך והפנים.

בנוסף לחיידקים, הגורמים לעששת קשורים גם במאכסן – כמו בהרגלי צריכת סוכרים, איכות וקצב הפרשת הרוק, מבנה והרכב השיניים עצמן והרגלי ההגיינה של הפה.

פוליסולפון

פוליסולפון (PES) הוא שם כולל למשפחה של פולימרים תרמופלסטיים. פולימרים אלו ידועים בתכונות הקשיחות שלהם והיציבות בטמפרטורות גבוהות. המונומר (היחידה החוזרת של הפולימר) היא aryl-SO2-aryl שזו למעשה יחידת הסולפון. פולמרים אלו סונטזו לראשונה בשנת 1965 על ידי Union-Carbide.

פיברגלס

פיברגלס (באנגלית: Fiberglass, "זכוכית סיבית" או "סיבי זכוכית") הוא חומר העשוי מסיבים דקיקים של זכוכית. משתמשים בו לרוב בתעשיית חומרי הבידוד והטקסטיל, לייצור בדים חסיני אש ושיתוך. רווח גם השימוש בו כחומר מחזק בתעשיית הפלסטיק, שם הוא משמש לייצור חומר מרוכב מסיבי פיברגלס ושרף אפוקסי או פלסטי המכונה גם הוא "פיברגלס".

אמני זכוכית ניסו לייצר סיבים דקים כבר בימי קדם, אך רק ההתפתחויות הטכנולוגיות של המאה התשע-עשרה והעשרים אפשרו ייצור סיבים דקים דיים. בשנת 1893 הציג אדוארד דרמונד ליבי שמלה העשויה מסיבי זכוכית הדקים כסיבי משי. מה שמכונה בפינו כיום "פיברגלס" הומצא בשנת 1938 על ידי ראסל ג'יימס סלייטר מחברת אואנס-קורנינג כחומר לבידוד, ושווק תחת שם מסחרי זה.

שריון מרוכב

שריון מרוכב הוא מיגון לרכב קרבי משוריין וכלי רכב אחרים שמורכב מלוחות שריון העשויים ממספר שכבות של חומרים מרוכבים, סגסוגות מתכתיות וחומרים אחרים, כגון חומרים קראמיים, פלסטיק ואף חללי אוויר. השריון המרוכב שוקל פחות משריון פלדה (אם כי לעיתים תופס יותר נפח) ומספק הגנה שוות ערך לפלדה או טובה יותר. ניתן לתכנן שריון מרוכב כך שיהיה קל יותר וחזק יותר משריון פלדה, טיטניום או אלומיניום המסורתיים, אך בדרך כלל הוא יקר יותר. רוב טנקי המערכה המודרניים ממוגנים בסוג של שריון מרוכב, כאשר הרכב השריון המדויק משתנה ממדינה למדינה ונחשב לסוד צבאי. לעיתים, גם כלי רכב קלים יותר ממוגנים בשריון מרוכב.

השריון המרוכב תוכנן להתמודד בעיקר עם רקטות וטילי נ"ט עם ראש קרבי בעל מטען חלול, שנהפכו בשנים האחרונות לאיום מרכזי על הטנקים, בעיקר בעימות בעצימות נמוכה: רקטות נ"ט קלות יותר יכולות להגיע לחדירה של כ-700 מ"מ פלדה הומוגנית ואילו טיל נ"ט מודרני יכול לחדור למעלה מ-1000 מ"מ של פלדה הומוגנית, אחרי חדירת מיגון ריאקטיבי. יכולת החדירה של מטען חלול עומדת ביחס ישר לשורש צפיפות ה"ליינר" של המטען (סילון של מתכת מותכת, בדרך כלל נחושת) חלקי שורש הצפיפות של שריון המטרה , כלומר:

בישראל מפתחים ומייצרים שריון מרוכב הגופים הבאים: צה"ל, רפאל - מערכות לחימה מתקדמות, התעשייה הצבאית ופלסן סאסא.

תווי סימון ותקינה

מוצרים רבים נושאים תווים וסמלילים המיועדים להעיד על התכונות של מוצרים אלו. התווים יכולים להעיד על כך שהמוצר עמד בדרישות של תקן מסוים, בדרישות של ארגון מסוים, להציג מידע כללי, או להוות כלי שיווקי. סמלילים שונים יכולים להיות מוגנים על-פי חוק במדינה מסוימת כך שרק מוצרים העומדים בתנאים מסוימים זכאים להציג את הסמל, ובמדינות אחרות ייתכן שלאותו סמל ממש אין תוקף חוקי, תקינתי או תוקף כלשהו.

דף זה בשפות אחרות

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.