Lorsque deux ou plusieurs matériaux différents sont combinés, le résultat est un composite. Les premières utilisations des composites remontent à 1500 av. lorsque les premiers Égyptiens et les colons mésopotamiens ont utilisé un mélange de boue et de paille pour créer des bâtiments solides et durables. La paille a continué de renforcer les anciens produits composites, notamment la poterie et les bateaux.
Plus tard, en 1200 après JC, les Mongols ont inventé le premier arc composite. À l'aide d'une combinaison de bois, d'os et de «colle animale», les arcs ont été pressés et enveloppés d'écorce de bouleau. Ces arcs étaient puissants et précis. Les arcs mongols composites ont contribué à assurer la domination militaire de Gengis Khan.
Naissance de «l'ère des plastiques»
L'ère moderne des composites a commencé lorsque les scientifiques ont développé des plastiques. Jusque-là, les résines naturelles dérivées de plantes et d'animaux étaient la seule source de colles et de liants. Au début des années 1900, des plastiques tels que le vinyle, le polystyrène, le phénolique et le polyester ont été développés. Ces nouveaux matériaux synthétiques ont surpassé les résines simples dérivées de la nature.
Cependant, les plastiques seuls ne pouvaient pas fournir une résistance suffisante pour certaines applications structurelles. Un renforcement était nécessaire pour fournir une résistance et une rigidité supplémentaires.
En 1935, Owens Corning a présenté la première fibre de verre, la fibre de verre. Fibre de verre, lorsqu'il est combiné avec un polymère plastique crée une structure incroyablement solide qui est également légère. C'est le début de l'industrie des polymères renforcés de fibres (FRP).
Seconde Guerre mondiale - Stimuler l'innovation des premiers composites
Beaucoup des plus grandes avancées dans les composites sont le résultat de besoins en temps de guerre. Tout comme les Mongols ont développé l'arc composite, la Seconde Guerre mondiale a introduit l'industrie du FRP du laboratoire dans la production réelle.
Des matériaux alternatifs étaient nécessaires pour des applications légères dans les avions militaires. Les ingénieurs ont rapidement réalisé d'autres avantages des composites en plus d'être légers et solides. Il a été découvert, par exemple, que les composites en fibre de verre étaient transparents aux radiofréquences, et le matériau a rapidement été adapté pour être utilisé dans l'abri de l'équipement radar électronique (Radomes).
Adapter les composites: «l'ère spatiale» à «tous les jours»
À la fin de la Seconde Guerre mondiale, une petite industrie des composites de niche était en plein essor. Compte tenu de la baisse de la demande de produits militaires, les quelques innovateurs de composites tentaient désormais avec ambition d'introduire des composites sur d'autres marchés. Les bateaux étaient un produit évident qui en a profité. La première coque composite pour bateaux commerciaux a été introduite en 1946.
À cette époque, Brandt Goldsworthy, souvent appelé le «grand-père des composites», a développé de processus et produits de fabrication, y compris la première planche de surf en fibre de verre, qui a révolutionné le sport.
Goldsworthy a également inventé un procédé de fabrication connu sous le nom de pultrusion, un procédé qui permet d'obtenir des produits renforcés en fibre de verre solides et fiables. Aujourd'hui, les produits fabriqués à partir de ce processus comprennent des rails d'échelle, des poignées d'outils, des tuyaux, des flèches, des blindages, des planchers de train et des dispositifs médicaux.
Progrès continus dans les composites
Dans les années 1970, le matériaux composites l'industrie a commencé à mûrir. De meilleures résines plastiques et des fibres de renforcement améliorées ont été développées. DuPont a développé un fibre d'aramide connu sous le nom de Kevlar, qui est devenu le produit de choix dans les gilets pare-balles en raison de sa haute résistance à la traction, de sa haute densité et de sa légèreté. La fibre de carbone a également été développée à cette époque; de plus en plus, il a remplacé des pièces anciennement en acier.
L'industrie des composites est toujours en évolution, une grande partie de la croissance étant désormais concentrée sur les énergies renouvelables. Les pales d'éoliennes, en particulier, repoussent constamment les limites de taille et nécessitent des matériaux composites avancés.
Avoir hâte de
La recherche sur les matériaux composites se poursuit. Les domaines d'intérêt particulier sont les nanomatériaux - matériaux avec des structures moléculaires extrêmement petites - et les polymères biosourcés.