Pipes repair using composites

تعمیر لوله ها با استفاده از کامپوزیت‌ها

كامپوزیت‌ها در صنايع مختلفی مانند هوافضا، خودروسازی و سازه‌های زيربنايی و به تازگی در صنايع نفت و گاز، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اين مواد دارای وزن كم و استحكام ويژه بالا بوده و مقاومت خوردگی زيادی در مدت زمان‌های طولانی دارند، كه باعث افزايش دوام و كارایی و در نتیجه قابليت اطمينان بالای آنها می شود. در سال‌های اخیر خطوط لوله فولادی بعلت گسترش روز افزون تقاضای انرژی در دنیا نقشی حیاتی را ایفا می‌کنند. بسیاری از این خطوط لوله از سال‌های دور مورد استفاده قرار گرفته‌اند و در این سال‌ها تحت عواملی چون تغییرات دمایی زیاد، فشار زیاد و سایش‌های شیمیایی دچار خوردگی شده‌اند و نیاز به تعمیر و یا جایگزینی دارند. در دنيا، سالانه ميلياردها دلار برای تعمير لوله‌های فولادی خورده شده يا آسيب‌ديده هزینه می شود. مقدار زيادی از اين هزينه‌ها مربوط به روش‌های قديمی به كار رفته است كه در آن‌ها بخش آسيب‌ديده لوله خارج شده و توسط يك قطعه جديد فلزی، جايگزين می شود. اين عمليات مستلزم توقف عمليات انتقال است كه باعث از دست رفتن مقدار قابل توجهی از درآمد ممكن است. در پنج سال گذشته گزارش‌های متعددی در مورد استفاده از چندلایه‌های كامپوزيتی جهت تعمير خطوط لوله ارائه شده است که نشان دهنده رشد سريع استفاده از اين روش در صنعت خطوط لوله می باشد.

Mobitecture-Hempbike-Web-01-1140x760

کامپوزیت های تقویت شده با الیاف طبیعی

در سال‌های اخیر استفاده از الیاف طبیعی به عنوان تقویت‌کننده و یا پرکننده در ساخت کامپوزیت‌ها مورد توجه بسیاری از محققین و بخش‌های مختلف صنعت قرارگرفته است. این الیاف در مقایسه با دیگر تقویت‌کننده‌های رقیب خود مانند الیاف شیشه و پرکننده‌های معدنی دارای مزیت‌هایی فراوانی از جمله سازگار با محیط زیست، چگالی کمتر، استحکام و مدول ویژه بالاتر و سهولت اصلاح سطح الیاف بوده و ضمناً به طور گسترده‌ای در دسترس می‌باشند. این الیاف ارزان‌تر از الیاف مصنوعی بوده و می‌توانند در بسیاری از کاربردهایی که در آنها صرفه‌جویی در خواص مقاومتی محصول ارجح است، جایگزین الیاف مصنوعی گردند. این واقعیت که الیاف طبیعی تجدیدپذیر هستند در استفاده از این مواد در آینده نقش مهمی ایفاء می‌کند و علاقه روزافزون مصرف‌کنندگان به خرید محصولات دوستدار محیط‌زیست، نیاز صنایع به استفاده از مواد طبیعی را افزایش داده است. از این‌رو طیف وسیعی از مواد وجود دارند که می‌توانند به عنوان پرکننده و تقویت‌کننده در ساخت کامپوزیت‌ها مورداستفاده قرار گیرند که این مواد را می‌توان به ذرات و الیاف چوب، الیاف با پایه حیوانی، ذرات و الیاف پسماندهای کشاورزی (الیاف کتان، کنف، بامبو، کاه و کلش، سبوس برنج و …) تقسیم‌بندی نمود. بنابراین بررسی مقایسه‌ای خواص کامپوزیت حاصل از مواد با شکل‌های متفاوت (الیاف یا ذرات) می‌تواند جهت بالا بردن ارزش‌افزوده محصولات و کاهش هزینه‌ها، در ساخت کامپوزیت‌ها، جزو مهم‌ترین فعالیت‌های تحقیقاتی به شمار می‌آید. سال‌ها بشر از الياف طبيعی براي ساخت قطعات گوناگون بهره مي‌برد. بکارگیری كاه در ديوارهای گلی، الياف بامبو در ساخت قايق، پشم بز و موي دم اسب به همراه گل در ساخت تنور و الياف خرما در ساخت قايق و سرپناه، نمونه‌های متفاوتی از كاربرد الياف طبيعی در ساخت محصولات گوناگونی است كه بشر در طول تاريخ از آنها بهره برده است. امروزه نيز توجه جدي پژوهشگران به استفاده از الياف طبيعی در ساخت قطعات كامپوزيتی پيشرفته، نشانگر اهميت اين دسته از الياف است.

sensors-20-06746-g001

ساندویچ پنل ها

امروزه ساندویچ پنل‌ها در سازه‌های هوایی، صنعت نظامی، حمل و نقل ریلی، کشتی، ساختمان‌سازی، پره‌های توربین بادی و امثال آن کاربرد دارند. سازه‌های ساخته‌شده از دو پوسته مستحکم که با یک هسته سبک از هم جدا شده‌اند، به‌عنوان سازه‌های ساندویچی شناخته می‌شوند. با بالا رفتن ضخامت ساختار، بدون افزایش قابل‌توجه وزن، نسبت استحکام خمشی به وزن آن به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. جنس هسته معمولاً از مواد سبکی همچون فوم و یا ساختارهای سه‌بعدی ساخته می‌شود. پوسته‌ها نیز عمدتاً از جنس فلزات سبک یا کامپوزیت‌های لایه‌ای هستند. کامپوزیت‌های لایه‌ای تقویت شده با الیاف مواد سبکی هستند که خواص مکانیکی قابل توجهی دارند. از اینرو، در سال‌های اخیر، محققان بر روی طراحی مواد و الگوهای مختلف هسته‌های ساندویچ پنل‌ها با رویه کامپوزیتی تمرکز داشته‌اند. مواد مرکب لايه ای تقویت شده با الیاف مصنوعی همچون کربن، شیشه و کولار در گستره وسيعی از کاربردهای صنعتی به‌عنوان مناسب ترين ماده مطرح‌ شده‌اند. بعنوان نمونه در سازه های صنعت هوافضا، بدنه کشتی ها در مهندسی دريا، سيستم‌های ميکرو الکترومکانيکی و همچنين قسمت های تقویت‌کننده سازه های بتونی، اين مواد استفاده فراوان دارند.