Kompozit Malzeme Nedir ?

Gelişen teknoloji ve sanayileşmeden kaynaklanan malzeme ihtiyacı, kompozit malzemelerin keşfedilip, geliştirilmesini sağlamıştır. Kompozit malzemeler geleceğin kimyası olarak adlandırılıp üzerinde çalışmalar yapılan çok kıymetli bir malzeme grubudur. Dünyadaki kompozitler üzerine yapılan araştırmaları dikkate değer bulduğum için, bu yazı ile başlayan, muhteva olarak kompozitlerin kısa açıklamasıyla birlikte, Türkiye’deki kompozit sektörünü, yeni teknolojilerde, Nasa uzay çalışmalarında ve Savunma Sanayi’nde kompozitler üzerine Ar-Ge çalışmalarını ve kullanımlarını kapsayan bir yazı dizisi planlanmaktadır. Bu yazıda kısaca kompozitlerden ve neden değerli bir malzeme grubu olduğundan bahsedilecektir.

Belirli istenilen özelliklere sahip bir malzeme elde etmek için, özellikleri ve kimyasal bileşenleri birbirinden farklı, birbiri içerisinde makro anlamda çözünemeyen iki ya da daha fazla malzemenin birleştirilmesi ile meydana gelen yeni malzemeye kompozit malzeme denir. Daha iyi kavranması için detaylı bir tanım yapılmıştır. Bu şartları sağlayan her birleşik malzeme kompozit olarak isimlendirilir.

Bu sebeple kompozit malzemeler çok geniş bir yelpazede incelenebilir. Ancak birleştirilmiş her malzemenin kompozit olmadığına dikkat edilmelidir. Örneğin alaşımlar kompozit değildir. Çünkü makro anlamda birbirleri içinde kaynaşmış metallerden oluşur. Bir malzemenin kompozit olup olmadığını anlamak için kesit alınıp bakılabilir. Tunç,bakır ve kalayın birleştirilmesi ile oluşan bir alaşımdır ve homojen bir özellik gösterir.
İnsan vücudu, en dış tabakadan içeriye doğru; deri, lifler, kan, kaslar, kemik, kemiğin katmanları ve ilikten müteşekkil bir kompozittir. Beton, araç tekerleği ve tenis topu da birer kompozittir.

Kompozit malzemeler, matris ve takviye malzemesinden meydana gelir. Takviye yük taşır ve mukavemeti artırır. Matris ise takviyeyi tutmakla vazifelidir.
Kompozitler, metal matrisli, plastik matrisli ve seramik matrisli kompozitler olarak sınıflandırılmıştır. Metal matris malzemesi olarak; alüminyum, titanyum ve magnezyum en sık kullanılan metallerdir. Plastik matris malzemesi olarak; epoksi, polietilen, polipropilen kullanılabilir. Seramik matris malzemesi olarak ise; alümina, silika, baryum alümina silikat gibi malzemeler kullanılır. Fazla detaylandırmadan,kompozitlere neden ihtiyaç duyulduğunu görelim.
Hızla gelişen teknoloji ve hayatın daha hızlı hale gelmesi ve güvenlik endişesi, dayanıklı, korozyona dirençli, ısıl özellikleri iyi, bütün bunları sağlayacak kadar elde edilebilir, hafif, aynı zamanda ucuz malzemeye olan ihtiyacı artırmıştır. Daha derin düşünüldüğünde,gelişen sanayi ve ulaşılmak istenileni daha çabuk elde etme gayesi, yeni ihtiyaçlar ortaya çıkarmıştır.

Uzaya gönderilecek olan bir roket,düşen sıcaklık ve sürtünmeden kaynaklanan aşınmalara maruz kalacaktır. Bu sebeple roket tasarlanırken yüksek sıcaklığa ve aşınmaya dayanıklı malzeme kullanılmalıdır. Daha yüksek hızlara ulaşmak için,keşfedilmiş en iyi malzemeye ihtiyaç vardır. Sonraki yazılarda Nasa’nın bu yöndeki çalışmalarından bahsedilecektir.
Yüksek hızlı trenler rüzgar sebebiyle çok yüksek basınçlara maruz kalır. Ayrıca kuşların cama çarpma riski yüksektir. Bu yüzden trenin camı bu kuvvetlere mukavemet edebilecek malzemeden imal edilmelidir. Rüzgar türbinleri, askeri botlar, kurşun geçirmez yelekler,uçak kanatları, gaz türbinleri, ısı değiştirici tüpleri ve daha birçok alanda da bu özellikler aranmaktadır. Gemilerde, askeri araçlarda, silahlarda da yeni gelişmeler yaşanmakta ve yeni malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır.

Günümüzde,aranan tüm bu özellikleri sağlayan tek malzeme grubunun kompozitler olduğu düşünülmektedir. Kompozitler gelişen teknoloji ile kullanımı yaygınlaşan bir malzeme olduğundan, birçok ülkede Ar-Ge çalışmaları bu malzeme üzerinde devam etmektedir. Ülkemizde de mühendislerimizin kompozit malzemeler üzerine yaptığı araştırmalar ve çalışmalar ümit vericidir. Bor madeni kompozit malzemelerde kullanımı yaygın bir metaldir. Dünya bor rezervinin yaklaşık %75’i de ülkemizde bulunmaktadır. Örneğin; bor karpit, kurşun geçirmez yelekler için vazgeçilmez bir malzemedir. Ayrıca metal matris içerisinde kullanılabilen nadir elyaflardan birisi de boron elyaftır. Ancak pahalıdır.

Kısacası diğer malzemelere göre daha yüksek mukavemet/yoğunluk oranına sahip olmaları başka bir deyişle, daha dayanıklı ve hafif olmaları kompozitleri kıymetli yapan en büyük özelliktir.
Bir sonraki yazıda ülkemizde kompozit malzemeler üzerine yapılan çalışmaları ve ülkemizdeki kompozit sektörü ile ilgili bilgileri içeren bir yazı yazılması hedeflenmektedir.