Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym 

Marlena RAJCZYK, Bartłomiej STACHECKI 

Politechnika Częstochowska 

WSPÓŁCZESNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE 

WYBRANE KIERUNKI ROZWOJU NOWYCH TECHNOLOGII 

This paper classified the modern composite materials. Presents some opportuni-

ties  of  application  of  composites  in  construction,  mainly  in  the  optimization  of  the 
structure by reducing weight and improving mechanical properties. 

WPROWADZENIE 

Forma obiektów budowlanych, z jakimi spotykamy się na co dzień, jest wyni-

kiem wielu zmian, które dokonały się przez wieki w rozwoju materiałów budowla-
nych. Budownictwo należy do dziedzin, w których stale dochodzi do unowocześ-
nień.  Wiąże  się  to  nierozerwalnie  z  dążeniem  do  optymalizacji  prac  z  nim 
związanych  -  głównie  z  oszczędnością  materiałów  i  skróceniem  czasu  realizacji; 
słowem  -  ergonomią  budownictwa  -  czyli  osiąganiem  najlepszych  efektów  przy 
możliwie  niskich  stratach  społecznych  i  ekonomicznych.  Czynniki  te  sprzyjają 
rozwojowi  różnorodnych  konstrukcji  lekkich,  najczęściej  warstwowych  -  umożli-
wiających optymalny dobór materiałów, dla których można wskazać liczne zalety 
spełniające  powyższe  wymagania.  Z  historycznego  punktu  widzenia  rozwój  kon-
strukcji  lekkich  miał  swój  początek  ok.  XIII  w.  p.n.e.,  kiedy  to  domy  z bloków 
z mieszanki błotnej wzmacniane były słomą i końską sierścią, co ograniczało pęk-
nięcia wysuszonej w słońcu mieszanki. W późniejszych czasach bazę materiałową 
dla  konstrukcji  lekkich  stanowiło  prawie  wyłącznie  drewno  (sklejka  drewniana). 
Dopiero w XX wieku dochodzi do przełomu w rozwoju konstrukcji lekkich. Okres 
II wojny światowej niesie ze sobą odkrycie włókien szklanych oraz pierwsze próby 
łączenia  ich  z  żywicą.  Z  kolei  w  latach  50.  dokonano  odkrycia  włókien  węglo-
wych, zaś w latach 70. włókien aramidowych. Rozwój włókien sztucznych spowo-
dował odkrycie kompozytów - materiałów pod wieloma względami wyjątkowo ko-
rzystnych  w  praktycznym  zastosowaniu  w  konstrukcjach  złożonych  oraz 
w budowie warstwowej. Dynamiczny rozwój nowych technologii, w tym inżynierii 
materiałowej,  stawia  budownictwo  w  zupełnie  innym  świetle.  Współczesny  inży-
nier może wykorzystywać już nie tylko tradycyjne materiały konstrukcyjne, jak be-
ton czy stal, lecz otrzymuje do swej dyspozycji nowe materiały, których możliwo-
ści  konstrukcyjne  są  wciąż  unowocześniane,  a  konstrukcje  wykonane  z  użyciem 

Współczesne materiały kompozytowe. Wybrane kierunki rozwoju nowych technologii 

203

tych nowoczesnych technologii całkowicie spełniają najsurowsze wymagania wy-
trzymałościowe. 

1. KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH 

Pojęcie  „kompozyt”  (łac.  compositus  -  złożony)  oznacza  materiał  wytworzony 

w sposób sztuczny, złożony co najmniej z dwóch faz, tworzący strukturę niejedno-
rodną  materiałowo  [1].  W  skład  kompozytu  mogą  wchodzić  dowolne  materiały 
(metale,  ceramika,  szkło  itd.).  Dzięki  odpowiednim  kombinacjom  składników 
kompozytowych  otrzymujemy  materiał  kompozytowy  o  wymaganych  właściwo-
ściach i parametrach, które indywidualnie - w przypadku pojedynczego materiału - 
nie mogłyby zostać osiągnięte (lub osiągnięcie ich nie niosłoby wymiernych korzy-
ści). Można wskazać, że tak silny nacisk na rozwój kompozytów zależy od dwóch 
głównych czynników - pierwszy z nich to przede wszystkim niska waga struktury. 
Drugim z czynników są doskonałe właściwości mechaniczne i wytrzymałościowe 
powstałej  struktury:  wysokie  współczynniki  na  rozciąganie,  odporność  na  udary, 
rozpraszanie  energii, odporność  ogniowa czy  sztywność  konstrukcji. Każdy  kom-
pozyt  składa  się  minimum  z  dwóch  faz:  fazy  ciągłej  (tzw.  osnowy  lub  matrycy) 
oraz  fazy  rozproszonej  zwanej  także  zbrojeniem  [2]. Dokonując  podziału  kompo-
zytów ze względu na  materiał matrycy, wyróżniamy: 
−

  osnowy metaliczne (MMC - metal matrix composites), 

−

  osnowy ceramiczne (CMC - ceramic matrix composites), 

−

  osnowy polimerowe (PMC - polymer matrix composites). 

Cechy powstałego kompozytu są funkcją składowych cech poszczególnych faz, 

jednakże  w  zależności  od  położenia  i  typu  fazy  rozproszonej  uzyskujemy  różno-
rodne  cechy  wynikowe.  Na  rysunku  1  przedstawiono  schematy  zróżnicowanej 
geometrii fazy rozproszonej. 

 

 

Rys. 1. Schematy różnorodnej geometrii oraz cech przestrzennych fazy rozproszonej 

wpływającej na cechy powstałego kompozytu [2]: a) koncentracja, b) rozmiar, c) kształt, 

d) rozłożenie, e) orientacja 

M. Rajczyk, B. Stachecki 

 

204

Fazę rozproszoną, której  główną rolą w kompozytach jest poprawienie właści-

wości mechanicznych, można podzielić (rys. 2) na trzy główne grupy.  

 

 

Rys. 2. Podział kompozytów z uwzględnieniem typu fazy rozproszonej (zbrojenia) [3] 

W przypadku kompozytów zbrojonych cząstkami wyróżniamy dwa podtypy, 

w  zależności  od  zastosowanej  wielkości  cząstek. Jako  „cząstki  dyspersyjne” trak-
towane są te, których połączenie z osnową następuje na poziomie mikroskopowym 
(atomowym  lub  molekularnym)  -  jako  przykład  można  wskazać  kompozyt  gumy 
z sadzą  (15÷30%  objętości)  powszechnie  wykorzystywany  do  wyrobów  oponiar-
skich. Drobne cząstki sadzy o wielkości 20÷50 nm dodane do gumy w trakcie pro-
cesu wulkanizacji znacząco poprawiają sprężystość i wytrzymałość, w szczególno-
ści  (co  ważne  dla  tego  typu  produktów)  wzmacniają  odporność  na  rozrywanie, 
ścieranie i czynniki chemiczne. Alternatywnie dla kompozytu zbrojonego małymi 
cząstkami najbardziej popularny przykład kompozytu umacnianego dużymi cząst-
kami (często zwanego  kompozytem agregatowym)    stanowi beton. Rolę fazy cią-
głej  pełni  cement,  zaś  zbrojenia  -  kruszywo.  W  tak  zbrojonych  kompozytach 
(w stosunku  do  kompozytów  zbrojonych  dyspersyjnie)  przenoszenie  obciążeń  ze-
wnętrznych jest wynikiem wspólnej nośności matrycy oraz fazy rozproszonej, któ-
rej samodzielna sztywność i twardość jest większa od sztywności i twardości ota-
czającej  je  matrycy.  W  związku  z  tym  ulega  także  zmianie  mechanizm 
oddziaływania cząstek z osnową. Umocnienie kompozytu cząstkami polega na od-
powiednim nasyceniu matrycy tak, aby wzmocnienie było efektywne, lecz również 
po to, aby nie powodować odkształceń matrycy w obszarze położonym w pobliżu 
każdej  cząstki.  Cząstek  powinno  być  proporcjonalnie  dużo  (najczęściej  20÷90%), 
powinny  odznaczać  się  zbliżonymi  wymiarami  we  wszystkich  kierunkach  i  rów-
nomiernym  ułożeniem.  Również  beton  zbrojony  (prętami,  drutami  lub  siatkami) 
pełni rolę kompozytu, celowo wzmocnionego stalą w celu zwiększenia możliwości 
naprężeń  rozciągających.  Oprócz  betonu,  kompozytem  najbardziej  zaawansowa-
nym technologicznie są obecnie cermety, czyli spieki ceramiczno-metalowe, które 
znalazły szerokie zastosowanie przy produkcji wysokiej jakości narzędzi tnących. 

Współczesne materiały kompozytowe. Wybrane kierunki rozwoju nowych technologii 

205

Rolę fazy ciągłej pełni stal, zaś fazy rozproszonej materiały ceramiczne. Najczęś-
ciej spotykany kompozyt ceramiczno-metalowy to węglik spiekany, składający się 
z  kobaltowej  lub  niklowej  fazy  ciągłej  oraz  cząstek  zbrojenia  w  postaci  węglika 
wolframu lub tytanu w ilości ok. 90%. 

Kompozyty  zbrojone  włóknami  są  obecnie  dominującymi  na  rynku  materia-

łów kompozytowych ze względu na ich najlepsze cechy mechaniczne i wytrzyma-
łościowe przy minimalnej wadze. Jednakże w związku ze wzrostem jakości rośnie 
również cena, co ogranicza niektóre z możliwości ich wykorzystania. Zasada pracy 
kompozytów  włóknistych  opiera  się  na  przenoszeniu  obciążeń  przez  różnego  ro-
dzaju  włókna.  Matryca  służy  jedynie  jako  spoiwo  dla  włókien  i  bezpośrednia 
ochrona przed czynnikami zewnętrznymi. Włókna stosowane do ich produkcji mo-
gą  mieć  charakter  ciągły  (włókna  ciągłe  lub  elementarne)  lub  nieciągły  (włókna 
cięte,  wiskery).  Jako  zbrojenie  można  stosować  także  liczne  wyroby  powstające 
z pojedynczych  włókien  (rys.  3):  rowing,  maty,  tkaniny,  preimpregnaty,  elementy 
kształtowe [4].  
 

 
 
 
 
 
 

 

 

 

(b) 

 

 

     (a) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   (c) 

 

 

 

 

 

(d) 

 

 

Rys. 3. Włókna (a) i wyroby z włókien (b, c, d) jako zbrojenie dla kompozytów

 

Wśród  włókien  stosowanych  w  zbrojeniu  kompozytów  wyróżnić  możemy: 

włókna szklane, węglowe (grafitowe), aramidowe, organiczne, stalowe i mineralne. 

M. Rajczyk, B. Stachecki 

 

206

Głównym  powodem  stosowania  włókien  jest  ich  duża  sztywność  i  wytrzymałość 
wielokrotnie  większa  od  wartości  odpowiednich  charakterystyk  dla  materiału 
włókna, ale wyznaczonych na podstawie badań materiału w postaci masowej. Dla 
przykładu  -  wytrzymałość  na  rozciąganie  stali  konstrukcyjnych  jest  rzędu  0,2÷ 
÷0,7  GPa,  tymczasem  wytrzymałość  cienkich  włókien  stalowych  wynosi  ok.  
4 GPa. Wyraźna różnica na korzyść włókien wynika stąd, że struktura krystaliczna 
włókna jest znacznie doskonalsza (kryształy żelaza są ułożone wzdłuż osi włókna), 
ponadto statystyczna ilość defektów sieci krystalicznej w włóknie o znikomo małej 
objętości jest znacznie mniejsza niż w dużej objętości tego samego materiału [1].  

Kompozyty strukturalne to złożone materiały o strukturze materiałowo jedno-

rodnej  lub  mieszanej,  których  unowocześnienie  i  powszechne  wykorzystanie 
w przemyśle  spowodował rozwój najnowszych  technologii.  Do  grupy  tej  zaliczyć 
należy laminaty, czyli połączone ze sobą warstwy dwuwymiarowych kompozytów 
(tzw.  lamin),  oraz  kompozyty  warstwowe  (przekładkowe,  kanapkowe  (ang.  san-
dwich),  czyli  układy  z  wyraźnym  rozdziałem  funkcji  na  osłonowo-wytrzy-
małościową  spełnianą  przez  okładziny  zewnętrzne  i  fizykalną  (głównie  termiczną 
i akustyczną), realizowaną poprzez wewnętrzny rdzeń (rys. 4). 

Podstawowa  warstwa  laminatu  (lamina)  tworzy  włókno  połączone  żywicą  

(a więc pojedynczy kompozyt). Sam laminat to układ połączonych ze sobą warstw 
kompozytowych (najczęściej o różnych parametrach) odpowiednio zorientowanych 
względem  kierunku  głównego  obciążenia  tak,  aby  wykorzystać jak  najlepsze  uło-
żenia pojedynczych warstw. 

 

       

 

Rys. 4. Budowa laminatu (po lewej) i kompozytu warstwowego (po prawej) [2] 

Laminaty  z  żywic  znajdują  doskonałe  zastosowanie  do  produkcji  osłon,  wiat, 

pokryć  i  świetlików.  Bezbarwne  żywice  w  połączeniu  ze  zbrojeniem  z  cienkich 
tkanin i mat pozwalają na otrzymanie przezroczystych lub częściowo przezroczys-
tych  elementów  odpornych  na  uderzenia  i  rozbicia,  nierozpryskujących  się  przy 
pękaniu. Odpowiednie ich uformowanie umożliwia także kształtowanie większych 
rozpiętości przegród strukturalnych. 

Konstrukcje  warstwowe  są  zbudowane  z  co  najmniej  dwóch  różnych  składni-

ków  połączonych  na  poziomie  makroskopowym.  Wzorem  dla  wielowarstwowych 
materiałów  kompozytowych  przedstawionych  schematycznie  na  rysunku 5  są  
konstrukcje  spotykane  w  naturze  (pnie  drzew,  plaster  miodu,  łodygi  zbóż  itp.).  

Współczesne materiały kompozytowe. Wybrane kierunki rozwoju nowych technologii 

207

Przyjęcie dla ustroju budowlanego struktury warstwowej  ułatwia jego dostosowa-
nie  do  wymagań  nośności,  izolacyjności  cieplnej  i  akustycznej,  spełniając  jedno-
cześnie  wymagania  odporności  na  szkodliwe  działanie  środowiska  i  estetyki. 
Ustrój warstwowy łączy więc w sobie cechy przegrody budowlanej (funkcje fizy-
kalne  -  transport  ciepła i  pary  wodnej)  z  bezpiecznym  przekazywaniem  obciążeń. 
Struktura warstwowa narzuca określony układ mas i rozkład sił wewnętrznych, co 
wpływa  na  stateczność,  sztywność  i  wytrzymałość  projektowanych  konstrukcji. 
Funkcję  osłonową  pełni  najczęściej  stal,    stopy  aluminium  lub  kompozyt  polime-
rowy z włóknami sztucznymi (FRP). Materiałem rdzenia najczęściej jest

 

pianka po-

limerowa  (np.  fenole,  epoksydy,  poliuretany),  styropian,  drewno  (np.  balsa)  lub 
materiały  o  wymuszonej  strukturze  plastra  miodu  -  najczęściej  stopy  aluminium 
lub włókna aramidowe lub polimerowe. Wytrzymałość i sztywność warstwy rdze-
nia wykonanej w postaci plastra miodu zależą głównie od rozmiarów „pojedynczej 
komórki” oraz grubości ścianki, a także od rodzaju materiału. 
 

 

Rys. 5. Elementy warstwowe z rdzeniem pełnym lub niepełnym [5] 

Kompozytowe  płyty  warstwowe  znalazły  zastosowanie  zarówno  w  budownic-

twie jako ściany tuneli, prefabrykowane panele elewacji (np. hal), zadaszenia, stro-
py, jak również jako elementy kadłubów samolotów, szybkiej kolei, łodzi itp. 

2. PRZYKŁADY INNOWACYJNYCH KIERUNKÓW ROZWOJU  

MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH 

W  Polsce  brak  jeszcze  stosownych  norm  projektowania,  aprobat  i  formalnych 

technologii  wykonywania  obiektów  z  materiałów  kompozytowych.  Duży  scepty-
cyzm  w  środowisku  konstruktorów  i  projektantów  oraz  jednoznaczny  brak  przy-
kładów zastosowania w Polsce powoduje, iż rynek rozwiązań konstrukcyjnych do-
piero „raczkuje”. Dominującymi krajami pod względem nowoczesnych rozwiązań 
są  Stany  Zjednoczone, Kanada, Japonia,  Chiny,  Francja.  Wciąż  rosnące  wymaga-
nia  w  stosunku  do  bardzo  obciążonych  konstrukcji,  szczególnie  w  budownictwie, 
przemyśle samochodowym i lotniczym, coraz intensywniej wymuszają stosowanie 

M. Rajczyk, B. Stachecki 

 

208

materiałów  jednocześnie  lekkich,  wytrzymałych  i  niezawodnych.  Jako  jeden 
z przykładów zaprezentowana jest prototypowa płyta balkonowa o wymiarach 200 
x 130 x 12 cm wykonana w technologii kompozytu warstwowego, która w trakcie 
przeprowadzonych  badań  poddana  została  próbie  ściskania,  osiągając  wartość  aż 
170 MPa (rys. 6). Warstwa okładziny jest wykonana z kompozytów poliestrowych 
wzmocnionych włóknem szklanym, natomiast rdzeń z pianki poliuretanowej. Pro-
totypowa płyta wykonana z takich materiałów jest odporna na wilgoć, nawet gdyby 
nastąpiło pęknięcie laminatu i odsłonięcie przekładki. Niewielki ciężar materiałów, 
umiarkowany koszt i wysoka trwałość niewątpliwie tworzą alternatywę dla istnie-
jących konstrukcji, najczęściej żelbetowych. 

 

 

Rys. 6. Prototypowa płyta balkonowa wykonana z warstwowych kompozytów 

kanapkowych [6] 

Kolejny  z  przykładów  to  koncepcja  lekkiego  kompozytowego  pontonu  do  bu-

dowy mostów pływających przedstawiona schematycznie na rysunku 7, opracowa-
na  wspólnie  przez  pracowników  z  ośrodków  naukowych  z  Wrocławia  i Lublina 
przy współudziale Wojskowego Instytutu Techniki Inżynieryjnej. Wstępne założe-
nia  opierają  się  na  znalezieniu  materiału  kompozytowego  na  tyle  wytrzymałego, 
aby możliwa była jego mechaniczna praca, lecz jednocześnie na tyle lekkiego, aby 
jego gęstość umożliwiała utrzymanie się na powierzchni wody. Propozycja wyko-
rzystuje  ideę  powiększonego  tzw.  plastra  miodu,  w  którym  pojedyncza  komórka 
jest  sześciokątnym  graniastosłupem  foremnym  o  wymiarze  krótszej  przekątnej 
0,01 m i wysokości 0,5 m. 

Od  pewnego  już  czasu  obserwuje  się  stopniowe  użycie  materiałów  kom-

pozytowych  przy  naprawach  konstrukcyjnych  elementów  budowlanych  (głównie 
belek i słupów) w postaci stosowania taśm z laminatów kompozytowych jako ze-
wnętrznego wzmocnienia i obniżenie tym samym stopnia wytężenia tych elemen-
tów  [8].  Naturalną  konsekwencją  tych  działań  było  wprowadzenie  materiałów 
kompozytowych  także  na  etapie  projektowania  konstrukcji.  Jako  podstawowy 
przykład elementu konstrukcyjnego wskazać można belki  z drewna klejonego lub 
żelbetowe  wzmocnione  taśmą  lub  sznurami  z  kompozytów  włóknistych,  co  zna-
cząco  podnosi  cechy  wytrzymałościowe,  wpływając  na  optymalizację  konstrukcji 
w  postaci  zwiększenia  rozpiętości  elementu  lub  zmniejszenia jego  wymiarów  po-
przecznych.  

Współczesne materiały kompozytowe. Wybrane kierunki rozwoju nowych technologii 

209

 

 

Rys. 7. Schemat przyjętej koncepcji budowy lekkiego kompozytowego bloku pontonowego;  

po prawej stronie widoczny prototypowy blok komórkowy [7] 

3. KOMPOZYTY - MATERIAŁY PRZYSZŁOŚCI 

We Włoszech powstać miał najdłuższy na świecie stalowy most o przęśle dłu-

gości 3,6 km, łączący Stary Kontynent z Sycylią. Z przyczyn finansowych projekt 
wstrzymano, lecz sama jego koncepcja prowadzi do pytania, jak daleko - wykorzy-
stując  obecnie  dostępne  materiały  -  jesteśmy  w  stanie  wykorzystać je  do  ich  gra-
nicznej wytrzymałości. Naukowcy uważają, że taka rozpiętość to już niemal mak-
simum dla konstrukcji wykonanej ze stali - większa  byłaby prawdopodobnie zbyt 
ciężka i przęsła samoistnie ugięłyby się pod własnym ciężarem. Poszukiwanie al-
ternatywnych rozwiązań skupiło uwagę badaczy na kompozytach, które jednak na-
leży  jeszcze  udoskonalić  zarówno  pod  względem  cech  wytrzymałościowych,  jak 
i z uwagi na sposób łączenia materiałów. 

Wprowadzenie  innowacyjnych  rozwiązań  przyczynia  się  do  udoskonalania 

obecnych technologii. Na rynku dostępne są już pręty kompozytowe (rys. 8), wy-
korzystywane w zastępstwie prętów stalowych w zbrojeniu betonu [9]. 

 

(a)     

 

           (b)  

 

 

(c)

 

. 

  

  

 

 

Rys. 8. Pręty kompozytowe w zbrojeniu betonu: a) węglowe, b) szklane, c) bazaltowe [9] 

Pręty to kompozyt złożony z ultracienkich włókien bazaltowych, szklanych lub 

węglowych i matrycy żywicznej lub epoksydowej. Pręty wytwarzane są w techno-
logii pultruzji, zapewniającej ciągłość parametrów fizykomechanicznych i gwaran-

M. Rajczyk, B. Stachecki 

 

210

cję jakości. Odznaczają się bardzo wysoką odpornością na rozciąganie i ściskanie, 
nawet  do  trzech  razy  większą  od  stali,  niską  wagą  (nawet  cztery  razy  lżejsze  od 
analogicznych  stalowych), a  okres  ich eksploatacji  wynosi  ponad  100 lat  i  to  bez 
korozji  oraz  wpływu  na  obniżenie  parametrów.  Dodatkowo  należy  zauważyć,  iż 
pręty  posiadają  znakomitą  adhezję  z  betonem.  Szczególnie  widoczne  jest  to  przy 
zbrojeniu  z  włókien  bazaltowych  produkowanych jako  pręt  z  dodatkowym  nawo-
jem  imitującym  użebrowanie  prętów  stalowych.  Połączenie  krzyżujących  się  prę-
tów  następuje  poprzez  samozaciskowe  opaski  zakładane  ręcznie lub  poprzez  spe-
cjalne  pistolety.  W  związku  z  tym,  iż  głównym  surowcem  stanowiącym  70÷80% 
kompozytu jest włókno bazaltowe, będące wyrobem naturalnym powstałym w wy-
niku przetopienia zastygniętej lawy wulkanicznej, to wyroby na jego bazie zalicza 
się do wyrobów proekologicznych, podlegających łatwemu i pełnemu recyklingo-
wi,  bez  negatywnego  wpływu  na  środowisko  naturalne  i  człowieka.  Wadą  nowa-
torskiego rozwiązania jest fakt, iż proces produkcji prętów wpływa na brak możli-
wości  formowania  (nadawania  im  kształtów)  na  placu  budowy.  Producent 
zbrojenia  wykonał  doświadczenie  w  postaci  wykonania  prefabrykowanej  płyty 
o wymiarach  14  x  3  m  i  wysokości  całkowitej  330  mm  i  obciążenia  jej  ciężarem  
38 ton. Płyta jest użebrowana (szerokość belek 50 i 70 mm), a grubość samej płyty 
wynosi  30  mm  (rys.  9).  Pod  ciężarem  płyta  odkształciła  się  sprężyście  o  70  mm, 
a po odciążeniu powróciła do pierwotnego poziomu bez wystąpienia jakichkolwiek 
pęknięć czy rys. 

 

 

Rys. 9. Widok prototypowej płyty żelbetowej wzmocnionej prętami kompozytowymi [9] 

Uwzględniając szereg zalet, prognozuje się, że ten typ zbrojenia ma realne per-

spektywy  zastąpienia  zbrojenia  stalowego,  szczególnie  w  aplikacjach  narażonych 
na przyspieszoną korozję (np. tunele, porty i mosty), tam gdzie ważne będzie obni-
żenie  masy  całej  konstrukcji,  a  także  przy  budowie  np.  lotnisk  czy  też  obiektów 
wojskowych (transparentność dla fal magnetycznych). 

PODSUMOWANIE 

Zainteresowanie kompozytami wyniknęło z dwóch najważniejszych czynników. 

Po  pierwsze,  reprezentują  one  doskonałe  parametry  mechaniczne  i  wytrzymało-

Współczesne materiały kompozytowe. Wybrane kierunki rozwoju nowych technologii 

211

ściowe,  z  drugiej  zaś  strony  ich  niewielki  ciężar  własny  przy  wykorzystaniu 
w konstrukcjach  ma  znaczenie  pierwszorzędne  [10].  Dziedziny,  dzięki  którym 
rozwój  kompozytów  jest  największy,  to  przede  wszystkim  lotnictwo  (samoloty, 
promy kosmiczne) i zastosowania militarne (osłony balistyczne, pociski) [11], jed-
nak wiele innych dziedzin korzysta z odkrycia materiałów kompozytowych, w tym 
m.in. transport (samochody, pociągi, łodzie), a także sprzęt sportowy (łodzie, narty, 
rakiety  tenisowe,  oszczepy,  tyczki,  rowery).  Inżynieria  materiałowa  kompozytów 
opiera  się  na  naturalnych  kompozytach  spotykanych  na  co  dzień:  pień  drzewa, 
tkanka kostna czy ścięgna w ludzkim organizmie.  

Wszystkie  kompozyty  posiadają  pewne  cechy  wspólne  niezależnie  od  użytej 

matrycy czy włókien. Ich własności mechaniczne zależą od procesu technologicz-
nego produkcji oraz od geometrycznej budowy samego kompozytu. Cechą łączącą 
wszystkie wymienione zastosowania kompozytów jest to, że dotyczą one konstruk-
cji lekkich, dla których kompozyty już w chwili obecnej wydają się być materiałem 
o podstawowym znaczeniu, z możliwością projektowania ich struktury zmierzają-
cego w kierunku uzyskania założonych własności. Z tego względu kompozyty zna-
lazły  szerokie  zastosowanie  we  współczesnej technice  i przewiduje się  ich  dalszy 
dynamiczny rozwój. 

LITERATURA 

[1]

  German J., Podstawy  mechaniki kompozytów  włóknistych, Politechnika Krakowska,  Kraków 

2001. 

[2]

  Callister W.D. Jr., Materials Science and Engineering. An Introduction, 7

th

 Edition. Department 

of Metallurgical Engineering The University of Utah, 2007. 

[3]

  Sułkowski  M.,  Instrukcja  do  ćwiczeń  laboratoryjnych  z  przedmiotu  „Metalurgia  proszków”, 

Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2009. 

[4]

  Oczoś K.E., Kompozyty włókniste - właściwości, zastosowanie, obróbka ubytkowa, Mechanik 

2008, 7, 579-592. 

[5]

  Hop T., Konstrukcje warstwowe, Arkady, Warszawa 1980. 

[6]

  Izbicka J., Michalski J., Kompozyty, laminaty, tworzywa stosowane w technice, Prace Instytutu 

Elektroniki 2006, Nr 228, Warszawa 2006. 

[7]

  Błażejewski W., Gasior P., Kaleta J., Kamyk Z., Krzyżak A., Rybczyński R., Koncepcja kon-

strukcji nośnej lekkiego kompozytowego mostu pływającego do transportu kołowego, Autobu-
sy 2010, 6, 1-6. 

[8]

  Burczyński  G.,  Marcinowski  J.,  Numeryczne  modelowanie  zniszczenia  belki  żelbetowej  

wzmocnionej  taśmą  kompozytową,  Dolnośląskie  Wydawnictwo  Edukacyjne  -  Sympozjon  IV 
Kompozyty. Konstrukcje warstwowe, Wrocław-Karpacz 2006, 25-32. 

[9]

  Materiały katalogowe firmy EEC group dla prętów kompozytowych Comfibertech™   

[10]

  Rajczyk  M.,  Respondek  Z.,  Badania  przemieszczeń  konstrukcji  wielowarstwowej  obciążonej 

czynnikami atmosferycznymi, Materiały pokonferencyjne IV Międzynarodowego Seminarium 
Efektywność i niezawodność w budownictwie, Częstochowa 2003, 133-135. 

[11]

  Świderski  W.,  Modelowanie  badań  nieniszczących  w  podczerwieni  wielowarstwowych  mate-

riałów kompozytowych, Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, Zeszyty Naukowe WITU 
Problemy Techniki Uzbrojenia, 2007, 183-196.