Material Science: Fiber Reinforced Polymers (FRP)

A composite material consisting of fibers embedded in a polymer matrix
Fibers provide strength and stiffness, while the matrix binds the fibers together and distributes loads
Common fiber types:
- Carbon fibers (high strength, low weight, high cost)
- Glass fibers (high strength, low cost, moderate weight)
- Aramid fibers (high strength, high toughness, moderate cost)
Common polymer matrices:
- Thermoset polymers (e.g. epoxy, polyester) - cross-linked, cannot be melted and reshaped
- Thermoplastic polymers (e.g. polypropylene, nylon) - can be melted and reshaped
Applications:
- Aerospace (aircraft, spacecraft)
- Automotive (body panels, chassis)
- Sports equipment (bicycles, golf clubs)
- Construction (bridges, buildings)

A composite material with three layers:
1. Thin, stiff facings (skins) - typically FRP or metal
2. Thick, lightweight core - typically foam, honeycomb, or balsa wood
3. Thin, stiff facings (skins)
The core provides shear stiffness and compressive strength, while the facings provide tensile strength and compressive strength
Advantages:
- High strength-to-weight ratio
- Good thermal insulation
- Reduced material usage
Applications:
- Aerospace (aircraft, spacecraft)
- Marine (boat hulls, ship decks)
- Construction (building walls, roofs)

A composite material combining two or more different types of fibers or matrices
Examples:
- Carbon-glass fiber hybrid (combines high strength of carbon fibers with low cost of glass fibers)
- Thermoset-thermoplastic hybrid (combines high temperature resistance of thermoset with recyclability of thermoplastic)
Advantages:
- Optimized performance and cost
- Improved damage tolerance
- Enhanced multifunctionality
Applications:
- Aerospace (aircraft, spacecraft)
- Automotive (engine components, body panels)
- Sports equipment (bicycles, golf clubs)

A composite material consisting of layers (plies) of material bonded together
Each ply can have different properties, such as fiber orientation or matrix type
Examples:
- Unidirectional laminates (all plies have fibers in same direction)
- Multidirectional laminates (plies have fibers in different directions)
Advantages:
- Tailored properties and performance
- High strength-to-weight ratio
- Good fatigue resistance
Applications:
- Aerospace (aircraft, spacecraft)
- Automotive (body panels, chassis)
- Sports equipment (bicycles, golf clubs)

Bahan komposit yang terdiri dari serat yang tertanam dalam matriks polimer
Serat menyediakan kekuatan dan kekakuan, sedangkan matriks mengikat serat bersama dan mendistribusikan beban
Jenis serat yang umum:
- Serat karbon (kekuatan tinggi, berat rendah, biaya tinggi)
- Serat kaca (kekuatan tinggi, biaya rendah, berat sedang)
- Serat aramid (kekuatan tinggi, kekakuan tinggi, biaya sedang)
Jenis matriks polimer yang umum:
- Polimer termoset (misalnya epoksi, poliester) - Bersifat cross-linked, tidak dapat dilelehkan dan dibentuk ulang
- Polimer termoplastik (misalnya polipropilena, nilon) - dapat dilelehkan dan dibentuk ulang
Aplikasi:
- Industri aerospace (pesawat, wahana antariksa)
- Industri otomotif (panel bodi, chassis)
- Peralatan olahraga (sepeda, klub golf)
- Konstruksi (jembatan, bangunan)

Bahan komposit dengan tiga lapisan:
- Lapisan kulit (facings) yang tipis dan kaku - biasanya FRP atau metal
- Lapisan inti yang tebal dan ringan - biasanya busa, sarang lebah, atau kayu balsa
- Lapisan kulit (facings) yang tipis dan kaku
Lapisan inti menyediakan kekakuan geser dan kekuatan kompresi, sedangkan lapisan kulit menyediakan kekuatan tarik dan kompresi
Kelebihan:
- Rasio kekuatan-berat yang tinggi
- Isolasi termal yang baik
- Penggunaan material yang efisiensi
Aplikasi:
- Industri aerospace (pesawat, wahana antariksa)
- Industri maritim (badan kapal, dek kapal)
- Konstruksi (dinding bangunan, atap)

Bahan komposit yang menggabungkan dua atau lebih jenis serat atau matriks yang berbeda
Contoh:
- Hybrid serat karbon-kaca (menggabungkan kekuatan tinggi serat karbon dengan biaya rendah serat kaca)
- Hybrid termoset-termoplastik (menggabungkan resistensi suhu tinggi termoset dengan kekuatan daur ulang termoplastik)
Kelebihan:
- Performa dan biaya yang optimal
- Toleransi kerusakan yang lebih baik
- Multifungsi yang lebih baik
Aplikasi:
- Industri aerospace (pesawat, wahana antariksa)
- Industri otomotif (komponen mesin, panel bodi)
- Peralatan olahraga (sepeda, klub golf)

Bahan komposit yang terdiri dari lapisan (plies) material yang dijalin bersama
Setiap lapisan dapat memiliki sifat yang berbeda, seperti orientasi serat atau jenis matriks
Contoh:
- Laminat unidirectional (semua lapisan memiliki serat dalam arah yang sama)
- Laminat multidirectional (lapisan memiliki serat dalam arah yang berbeda)
Kelebihan:
- Sifat dan performa yang dapat disesuaikan
- Rasio kekuatan-berat yang tinggi
- Resistensi kelelahan yang baik
Aplikasi:
- Industri aerospace (pesawat, wahana antariksa)
- Industri otomotif (panel bodi, chassis)
- Peralatan olahraga (sepeda, klub golf)