Tworzywa gradientowe

Tworzywa gradientowe (ang. Functionally Graded Materials- FGMs), są to materiały, w których wzdłuż co najmniej jednego określonego kierunku, uzyskano ciągłą zmianę właściwości użytkowych lub konstrukcyjnych w wybranym procesie technologicznym. Materiały te znane są od wielu stuleci, choć ich obecna nazwa pojawiła się niedawno. W połowie lat osiemdziesiątych XX wieku, poszukiwano w Japonii tworzywa mogącego stanowić poszycie konstrukcji kosmicznych i lotniczych. Najważniejszym warunkiem, który ten materiał musiał spełniać, była redukcja naprężeń cieplnych wynikających z pracy elementu w gradiencie temperatury rzędu 1300 °C. Dodatkowo wewnątrz kompozytu, przewidziano rozmieszczenie włókien mających za zadanie odprowadzić ciepło, powstające podczas pracy elementu, poza strefę roboczą. Zrealizowanie tego celu przez proste naniesienie jednego typu materiału na drugi nie jest łatwe, a ponadto gwałtowna zmiana parametru funkcjonalnego w niektórych zastosowaniach może być niekorzystna. Stopniowe, kontrolowane przejście pomiędzy właściwościami materiałów składowych, umożliwia w miarę pełną adaptację wyrobu do przewidywanych warunków jego eksploatacji. Pozwala to z kolei obniżyć koszty surowcowe oraz nakłady związane z utrzymaniem i konserwacją elementów konstrukcji. Konieczne jednak jest opracowanie ekonomicznego sposobu formowania tego typu tworzyw, decydującego o szerszych możliwościach ich stosowania. Poszukiwanie nowych i adaptacja już znanych technik, ze szczególnym naciskiem na metody niskonakładowe o wysokiej powtarzalności i wydajności, stanowi właśnie obecny kierunek rozwoju prac nad materiałami FGMs.