Les composites polymères sont constitués de fibres noyées dans une matrice plastique résiliente. La fibre fournit la force, ou le renforcement, pour le matériau composite, et la matrice fournit le support. Les matériaux composites se trouvent dans la nature. Le bois est un composite naturel composé de cellulose comme fibre et de lignine comme matrice. Les composites polymères sont légers et résistent mieux à la chaleur et à la corrosion que les plastiques conventionnels ou les composites naturels. Ils ont été développés dans les années 1940 pour des applications militaires et aérospatiales.

Le verre et les fibres naturelles telles que la paille, le jute et le chanvre ont fourni un renforcement pour les matériaux matriciels depuis l'Antiquité. Les premiers composites polymères développés dans les années 1940 utilisaient des fibres de verre et de carbone. La poudre de bore, le nitrure de bore et les fibres de polyaramide telles que le Kevlar sont utilisées comme matériau de renforcement pour les matériaux de haute performance tels que les coques d'avions. Le bore et les polyaramides forment des structures moléculaires à longue chaîne qui fournissent la force des fibres.

Matrice

Les thermodurcissables et les thermoplastiques sont des matériaux matriciels. Les thermodurcissables sont des plastiques qui durcissent de manière irréversible lorsqu'ils sont durcis chimiquement ou vulcanisés. Des exemples sont la résine époxy et le caoutchouc vulcanisé. Ces matériaux ont une haute résistance à la chaleur. Les thermoplastiques sont des matériaux qui se liquéfient lorsqu'ils sont chauffés et qui prennent la forme d'un verre lorsqu'ils sont refroidis. Celluloïdes, acryliques et polyesters sont des exemples.

Résistance

Les matériaux naturels sont orthotropes, ce qui signifie qu'ils sont plus forts dans un sens que dans l'autre. Les composites polymères peuvent être fabriqués pour être isotropes - possédant une force égale dans toutes les directions - ou orthotrope. La résistance à la traction élevée est le principal avantage d'un composite polymère. Les fibres de polyaramide sont cinq fois plus solides que l'acier sur la base du rapport poids /poids. Leur inconvénient est qu'ils ont une faible résistance à la compression et peuvent se casser facilement.

Poids et résilience

Les composites polymères sont des matériaux légers offrant un avantage pour les coques d'avions et les carrosseries de bicyclettes. Les véhicules militaires et poids lourds utilisent des composites dans les systèmes de carrosserie et de moteur et de transmission. Les systèmes de transport en commun dans les trains, les métros et les bus utilisent des matériaux composites pour les plafonds, les murs, les sols et les sièges. Les composites polymères ont une haute résistance à la corrosion chimique et aux rayures. Leur résilience à l'eau de mer et à la rouille est un atout lorsqu'ils sont utilisés dans la construction de bateaux ou autres embarcations marines.

Propriétés matérielles

Les propriétés matérielles des composites polymères sur un micro et moléculaire sont limitées niveau. La résine doit envelopper la fibre entièrement dans le composite. Sinon, la résistance du matériau est réduite. Les propriétés micro-mécaniques du composite à l'interface entre la résine et la fibre ne sont pas bien comprises.

Coût

Le coût des composites polymères peut l'emporter sur plusieurs de leurs avantages. Les matériaux avancés nécessitent des procédures de conception et de traitement coûteuses. Le personnel de l'entreprise a besoin d'une formation supplémentaire pour les produire. Le processus de production peut nécessiter des garanties supplémentaires en matière de santé et d'environnement. Les propriétés spéciales du matériau doivent justifier le coût de leur conception et de leur production.