Hier et aujourd'hui :une brève histoire des matériaux composites

À quoi pensez-vous lorsque quelqu'un mentionne les mots « matériaux composites ? »

Les plastiques de pointe vous traversent-ils l'esprit? Peut-être des matériaux aériens et automobiles légers extra-résistants ?

Si des rochers et de la boue vous viennent à l'esprit, vous n'êtes pas trop loin.

Ou vous sentez-vous un peu perdu à l'évocation de « matériaux composites ? »

Commençons par ce que sont exactement les matériaux composites. Dans la définition la plus simple, un composite est la combinaison de 2 matériaux différents ou plus. Cela peut être un mélange de béton, de sable et d'eau pour créer du béton.

Ou, de la boue et de la paille pour créer une brique.

L'art de créer des matériaux composites, ou la fabrication de composites, remonte bien au-delà des principaux fabricants de composites d'aujourd'hui. Il y a plus de 5000 ans pour être exact.

De plus, voici un bref historique de la façon dont les matériaux composites sont apparus aujourd'hui et comment ils ont révolutionné la technologie d'aujourd'hui.

La naissance des matériaux composites

Il y a plus de 5000 ans, vers le siècle 3500 avant notre ère, on trouve les premières utilisations des matériaux composites. Les anciens Mésopotamiens, l'une des premières civilisations de l'Irak, du Koweït et de la Syrie actuels, sont les premiers à produire un matériau composite.

Les premiers composites mésopotamiens étaient fabriqués à partir de morceaux de bois collés ensemble dans différentes directions. Cela a créé une première forme de contreplaqué.

Les années 1500 avant notre ère entraînent le développement de la brique. Les anciens Égyptiens et Mésopotamiens ont mélangé de la boue et de la paille pour produire un composite durable utilisé pour construire des maisons, des structures publiques et les premiers édifices religieux. Ce composite ancien ressemblant à de la brique renforçait également la poterie et les bateaux.

Matériaux composites en Asie de l'Est

Avance rapide jusqu'à 1500 CE. Nous sommes en Asie de l'Est où les guerriers mongols développent des arcs plus puissants et plus rapides que les armes de leurs ennemis.

En combinant du bois, des os, de la soie et de la « colle animale », les Mongols ont comprimé leurs arcs et les ont enveloppés d'écorce de bouleau et/ou de soie pour créer certains des arcs les plus solides et les plus précis de l'époque.

Les armées de Gengis Khan utilisaient ces arcs. Ces arcs puissants ont contribué à son régime militaire.

Les arcs composites ont continué à être l'arme la plus puissante jusqu'à l'invention de la poudre à canon au 14ème siècle.

L'ère des résines

Les premières résines provenaient de plantes et d'animaux. Par exemple, la résine de pin, une substance collante ressemblant à du sirop qui scelle les arcs et les bateaux.

Au début des années 1800, les gens commencent à expérimenter avec des résines composites. Les constructeurs de canoës superposaient du papier de pâte de bois connu sous le nom de papier kraft avec un matériau semblable à de la colle connu sous le nom de gomme laque. Cependant, ce papier stratifié n'a pas duré longtemps lorsqu'il a été immergé dans l'eau.

Peu de temps après les années 1870 et 1890, les résines artificielles ou synthétiques ont été inventées. Ces résines pourraient se transformer de liquide en solide en réticulant des molécules grâce à un processus connu sous le nom de polymérisation.

L'évolution de la résine et l'utilisation de la polymérisation se sont poursuivies jusqu'au début des années 1900, où les propriétés de durcissement (durcissement) des résines synthétiques insaturées ont conduit aux premiers plastiques.

Le début des plastiques

Les premiers plastiques inventés comprennent des résines synthétiques telles que le polystyrène, le polyester et le vinyle. Ces plastiques du début des années 1900 surpassaient les résines naturelles, mais nécessitaient toujours un autre ingrédient pour acquérir la résistance nécessaire aux applications structurelles.

En 1935, un changement incroyable se produit dans le monde du plastique. Owens Corning, une entreprise de composites et de verre, a inventé une fibre de verre connue aujourd'hui sous le nom de fibre de verre.

Lorsque Ray Greene, un employé d'Owens Corning, a combiné la fibre de verre avec un polymère plastique, il est devenu un matériau léger et incroyablement résistant. Ce matériau unique est devenu connu sous le nom de polymère renforcé de fibres ou FRP.

L'introduction du FRP changerait les matériaux composites et le monde de la fabrication serait à jamais changé.

Matériaux composites pendant la Seconde Guerre mondiale

La Seconde Guerre mondiale a fait naître le besoin de matériaux composites plus légers, plus solides et résistants aux intempéries.

Avant la Seconde Guerre mondiale, les premiers avions utilisaient de fines couches de bois et de résine plastique pour les ailes. Au début de la Seconde Guerre mondiale, les avions utilisaient de la fibre de verre pour réduire le poids et empêcher la corrosion par tous les temps.

1948 marque l'année où les propriétés de résistance à la corrosion de la fibre de verre ont été utilisées dans les tuyaux à usage commercial et plus tard adoptées par l'industrie pétrolière.

Outre la légèreté et la résistance de la fibre de verre, la Seconde Guerre mondiale nous apporte la découverte de "l'invisibilité" de la fibre de verre aux fréquences radio. La fibre de verre a rapidement aidé à abriter des équipements de radar électronique pendant la guerre.

Après la guerre, la demande militaire pour les matériaux en fibre de verre et en FRP diminue. La fin des années 40 marque l'utilisation publique et commerciale de la fibre de verre et du FRP dans la fabrication.

Fibre de verre Mid-Century

Dès que la fibre de verre et le FRP sont devenus des produits consommables, les mondes du nautisme et de l'automobile sont devenus les prochains grands consommateurs de composites en fibre de verre.

Les industries nautiques ont adopté et introduit les premières coques de bateaux renforcées de matériaux composites en fibre de verre en 1946.

Les planches de surf en fibre de verre ont été introduites peu de temps après la nouvelle coque du bateau, révolutionnant le sport du surf.

Par exemple, en 1953, la première Chevrolet Corvette fabriquée avec des panneaux de carrosserie en fibre de verre a été retirée de la production.

Le Kevlar, un composite dérivé de la fibre de carbone, s'est avéré résistant aux balles et aux couteaux, améliorant ainsi la sécurité dans les forces militaires et policières.

Composites dans l'infrastructure

La résistance croissante des matériaux composites a permis leur utilisation dans les infrastructures publiques.

Au début des années 1980, on pouvait trouver les premiers ponts routiers et tabliers de ponts entièrement fabriqués en composites en Asie et en Europe. Des ponts pour piétons tout composites et des ponts en béton armé de FRP pouvaient être trouvés partout dans le monde dans les années 1990.

La résistance et la durabilité sont des propriétés majeures des matériaux composites qui continuent de se développer dans les matériaux que nous utilisons aujourd'hui.

Les matériaux composites aujourd'hui

Aujourd'hui, les matériaux composites sont utilisés dans tous les domaines, de la technologie utilisée par le ministère de la Défense aux fournitures médicales et aux prothèses.

Nos technologies composites à la pointe de l'industrie sont à la pointe des domaines de l'automobile et de l'aérospatiale d'aujourd'hui. Par conséquent, le ministère de la Défense utilise nos matériaux composites innovants dans les armes à feu, les véhicules et les avions.

La technologie légère utilisera des matériaux composites. Par exemple, le domaine médical et la sécurité sportive.

Durabilité

À mesure que la technologie de fabrication des composites se développe, notre attention à la durabilité et à l'impact des composites sur l'environnement augmente également.

Nous sommes fiers de la longévité de nos matériaux composites. Les propriétés de résistance à la corrosion des matériaux composites leur permettent de durer beaucoup plus longtemps que le fer ou le bois. Cette longévité réduit les coûts de maintenance et la fabrication additive à l'avenir.

Les parcs locaux et nationaux cherchent à améliorer les sentiers pédestres et automobiles sans destruction des environnements naturels et intrusion de matériaux et de véhicules lourds. Par conséquent, en utilisant des composites légers.

À l'avenir, la recherche sur la durabilité et la recyclabilité des matériaux composites continuera de croître à mesure que la technologie nous oriente vers un avenir plus durable.

Et maintenant ?

Vous cherchez à ajouter des matériaux composites innovants aux produits de votre entreprise ? Ou êtes-vous un ingénieur qualifié qui souhaite rejoindre le leader mondial de la fabrication de composites ?

Alors, envoyez-nous un message. Nous aimerions avoir l'opportunité d'en savoir plus sur vous et de partager ce que nous avons à offrir.

Bref, nous avons l'expérience et l'expertise diversifiée pour répondre à vos besoins !