Vật liệu composite là gì? cấu tạo, đặc điểm và các ứng dụng trong đời sống

composite 1

Vật liệu composite được coi là bước đột phá lớn trong sự phát triển của nghành vật liệu. Đây là loại “siêu vật liệu” của tương lai với tiềm năng thay thế nhiều loại vật liệu khác như: gỗ, kim loại, gốm sứ…Vậy composite là gì? Cấu tạo và đặc điểm như nào? Cùng Thành Vô Lăng đi tìm hiểu ngay sau đây.

Vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite là vật liệu được tạo thành từ ít nhất hai loại vật liệu khác nhau nhằm mang lại những thuộc tính tốt hơn so với từng vật liệu đơn lẻ thành phần.

Vật liệu composite là gì?
Vật liệu composite là gì?

Lịch sử ra đời của vật liệu composite

Những vật liệu tổng hợp đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng, điển hình về compozit chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập.

Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng licnin. Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo – một cấu trúc composite lý tưởng.

Vật liệu composite sơ khai là gạch đất gồm hỗn hợp bùn, đất và rơm
Vật liệu composite sơ khai là gạch đất gồm hỗn hợp bùn, đất và rơm

Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng; và ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông…

Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ “vật liệu mới” đồng nghĩa với “vật liệu composite”.

Thành phần và cấu tạo của vật liệu composite

Trên thực tế, Composite là một loại nhựa tổng hợp. Tuy nhiên nó có ưu điểm vượt trội hơn hẳn các loại nhựa khác trên thị trường hiện nay. Đây cũng chính là lí do nó đã và đang được thay thế nhiều vật liệu khác.

Cấu tạo vật liệu composite
Cấu tạo vật liệu composite

Vật liệu conposite gồm 2 thành phần chính:

Vật liệu nền

Hay còn gọi là pha nhựa có chức năng đảm bảo các thành phần cốt bên trong composite được liên kết với nhau nhằm tạo ra tính nguyên khối và thống nhất cho composite. Bảo vệ sợi khỏi bị hư hỏng do tác động của môi trường và tạo khả năng để tiến hành các phương pháp gia công. Vật liệu nền bao gồm polymer (polyester, PE, PP, PVC, Epoxy, cao su…), kim loại, ceramic (xi măng…).

Vật liệu gia cường (phần cốt)

Đóng vai trò là các điểm chịu ứng suất tập trung. Thường có tính chất cơ lí hóa cao hơn vật liệu nền. Về cơ bản có hai kiểu vật liệu cốt là dạng cốt sợi (ngắn hoặc dài) và dạng cốt hạt.

Nhóm sợi khoáng chất: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi gốm.

Nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt: sợi Kermel, sợi Nomex, sợi Kynol, sợi Apyeil.

Các nhóm sợi khác ít phổ biến hơn: sợi gốc thực vật (gỗ, xenlulô): giấy, sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa.

Sợi gốc khoáng chất: sợi Amiăng, sợi Silic.

Sợi nhựa tổng hợp: sợi polyeste (tergal, dacron, térylène,..), sợi polyamit,…; sợi kim loại: thép, đồng, nhôm,…

Tính chất của vật liệu Composite

Tính chất của vật liệu nền

  • Là chất kết dính và tạo môi trường phân tán.
  • Truyền ứng suất sang pha gia cường khi có ngoại lực tác dụng.
  • Bảo vệ pha gia cường không bị hư hỏng do tấn công của môi trường.
  • Bền dẻo dai (chống lại sự phát triển của vết nứt).
  • Ngoài ra còn đóng góp các tính chất cần thiết khác như: cách điện, độ dẻo dai, màu sắc..

Tính chất vật liệu gia cường (phần cốt)

  • Đóng vai trò là điểm chịu ứng suất tập trung.
  • Tính kháng hóa chất môi trường và nhiệt độ.
  • Phân tán tốt vào VL nền.
  • Thuận lợi cho quá trình gia công.
  • Truyền nhiệt và giải nhiệt tốt.
  • Thân thiện với môi trường.
  • Hạ thấp giá thành mà đem lai tính chất vượt trội.

Một số vật liệu composite phổ biến hiện nay

  • Gốm composite: Chúng tốt hơn gốm sứ bình thường vì chúng có khả năng chống sốc nhiệt và chống gãy.
  • Hỗn hợp kim loại : Một kim loại trải khắp ma trận.
  • Bê tông cốt thép : Bê tông cốt thép cũng là một loại vật liệu composite. Và nó là 1 phần không thể thiếu của xã hội hiện nay phải không nào.
  • Bê tông cốt sợi thủy tinh : Bê tông được đổ theo cấu trúc sợi thủy tinh với hàm lượng zirconia cao.
  • Bê tông mờ : Bê tông bao bọc các sợi quang.
  • Gỗ kỹ thuật : Gỗ sản xuất kết hợp với các vật liệu rẻ tiền khác. Một ví dụ sẽ là ván dăm. Một vật liệu đặc biệt như veneer cũng có thể được tìm thấy trong composite này.
  • Ván ép : Gỗ kỹ thuật bằng cách dán nhiều lớp gỗ mỏng lại với nhau ở các góc độ khác nhau.
  • Tre kỹ thuật : Các dải sợi tre được dán lại với nhau để tạo thành một tấm ván. Đây là một composite hữu ích do thực tế nó có độ bền nén, kéo và uốn cao hơn gỗ.
  • Sàn gỗ : Một hình vuông gồm nhiều mảnh gỗ ghép lại với nhau thường làm từ gỗ cứng. Nó được bán như một phần trang trí.
  • Gỗ – nhựa composite : Sợi gỗ hoặc bột đúc bằng nhựa.
  • Sợi gỗ liên kết bằng xi măng : Các miếng gỗ đã được khoáng hóa đúc bằng xi măng. Composite này có đặc tính cách điện và cách âm.
  • Sợi thủy tinh : Sợi thủy tinh kết hợp với nhựa tương đối rẻ và linh hoạt.
  • Polyme gia cố bằng sợi carbon : Sợi carbon được đặt trong nhựa có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao.
  • Bảng điều khiển bánh sandwich : Nhiều loại vật liệu tổng hợp được xếp chồng lên nhau.
  • Tổ ong tổng hợp : Một lựa chọn các vật liệu tổng hợp trong nhiều hình lục giác để tạo thành hình dạng tổ ong.
  • Papier – mache : Giấy được dán bằng chất kết dính. Những thứ này được tìm thấy trong hàng thủ công.
  • Giấy tráng nhựa : Giấy bọc bằng nhựa để cải thiện độ bền. Một ví dụ về nơi điều này được sử dụng trong chơi bài.
  • Bọt tổng hợp : Vật liệu nhẹ được tạo ra bằng cách lấp đầy kim loại, gốm sứ hoặc chất dẻo bằng các vi cầu. Những quả bóng này được làm bằng thủy tinh, carbon hoặc nhựa.

Ưu, nhược điểm của Vật liệu Composite là gì?

Ưu điểm

  • Chi phí thấp so với kim loại: Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng hơn hẳn những kim loại phổ biến.
  • Nhẹ nhưng cứng vững, chịu va đập, uốn, kéo,… Tốt hơn các vật liệu truyền thống khác (thủy tinh, gốm, gỗ..) rất nhiều.
  • Tính linh hoạt trong thiết kế: Gia công chế tạo đơn giản, nhanh, đa dạng, dễ tạo hình, thay đổi và sửa chữa dễ.
  • Khả năng chống lại nhiều loại tác nhân hóa học: Không thấm nước, chống tia tử ngoại, chống lão hoá và không độc hại.
  • Bền bỉ : Chịu môi trường, kháng hóa chất cao, không tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn, không cần sơn bảo quản như các loại vật liệu kim loại, gỗ (thời gian sử dụng dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3 lần)
  • Cách điện, cách nhiệt tốt

Nhược điểm

  • Khó tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trình sản xuất.
  • Giá thành nguyên liệu thô tương đối cao, phương pháp gia công tốn thời gian.
  • Phức tạp trong phân tích cơ, lý, hóa tính của mẫu vật.
  • Chất lượng vật liệu bị phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân

Ứng dụng của vật liệu Composite xung quanh ta

  • Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp.
  • Bê tông cốt thép xây các công trình.
  • Thùng rác công cộng
  • Vỏ động cơ tên lửa
  • Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ
  • Đồ chơi trẻ em.
  • Bồn tắm, đồ trang trí nội thất, tượng
  • Bàn ghế làm từ nhựa composite
  • Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi thủy tinh);
  • Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốn ướt của Nga và các tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu).
  • Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite;
  • Bình chịu áp lực cao.
  • Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy các loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì;
  • Vỏ tàu thuyền composite (vỏ lãi)…..
Bê tông cốt thép cũng là một loại vật liệu composite
Bê tông cốt thép cũng là một loại vật liệu composite

Tại sao nên sử dụng vật Composite?

Tiết kiệm trọng lượng là một trong những lý do chính để sử dụng vật liệu composite hơn là vật liệu thông thường cho các thành phần. Trong khi vật liệu tổng hợp nhẹ hơn, chúng cũng có thể bền hơn so với các vật liệu khác, ví dụ, sợi carbon gia cường có thể mạnh hơn thép cấp 1020 tới 5 lần và trọng lượng chỉ bằng 1/5, làm cho nó trở nên hoàn hảo cho các mục đích kết cấu.

Một ưu điểm khác của việc sử dụng composite so với một loại vật liệu thông thường là khả năng chịu nhiệt và hóa chất cũng như các đặc tính cách điện. Không giống như các vật liệu thông thường, vật liệu tổng hợp có thể có nhiều đặc tính không thường thấy trong một vật liệu duy nhất.

Vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi, chẳng hạn như nhựa gia cố bằng sợi (composite FRP), đang được sử dụng ngày càng nhiều trong thiết kế và sản xuất các sản phẩm cuối cùng để thương mại hóa.

Nguồn tham khảo nội dung: vi.wikipedia.org

Nhựa có phải là vật liệu composite hay không?

Trên thực tế, có rất nhiều loại nhựa tổng hợp là vật liệu composite (nhựa composite). Tuy nhiên hầu hết các loại nhựa thông dụng để làm chai, lọ, bàn, ghế…không phải vật liệu composite. Chúng là nhựa nguyên chất.

Vật liệu composite được ứng dụng trong độ vô lăng ô tô

vo lang do sorento

Độ vô lăng được dân chơi xe Việt Nam ưa chuộng trong thời gian gần đây. Một thành phần không thể thiếu trong quá trình độ vô lăng đó là nhựa composite. Nhựa composite giúp vô lăng bền hơn, bóng bẩy và gắn kết các chi tiết tốt hơn.

Thành Vô Lăng là thợ thủ công chuyên độ vô lăng carbon tất cả các dòng xe. Đã tạo dựng được uy tín trong cộng đồng tài xế Hà Nội. Do đặc thù là thợ làm riêng lẻ, không theo gara, trung gian nên luôn có mức giá tốt.

Sđt : 0972.326.818

Địa chỉ : 127 Trung Văn – Nam từ liêm – Hà Nội.

Bài viết liên quan
Hệ thống khởi động ô tô
he thong khoi dong o to

Hệ thống khởi động ô tô là gì? Hệ thống khởi động ô tô (hay còn gọi là thiết bị ...

Hệ thống phun xăng điện tử và 6 điều cần biết
he thong phun xang dien tu 4

Phun xăng điện tử là gì? Phun xăng điện tử là gì? Hệ thống phun xăng ...

Niên hạn xe bán tải – 5 quy định mới nhất 2021
nien su dung han xe ban tai

Hiểu đúng về định nghĩa xe bán tải? Niên hạn xe bán tải Để hiểu đúng ...

Hệ thống Intercooler là gì? Một số lỗi thường gặp
cau tao Intercooler

Trên một số xe có dòng chữ "intercooler" mà nhiều bác tài thắc mắc không hiểu có ý nghĩa gì. ...

0/5 (0 Reviews)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Messenger
Chat với chúng tôi qua Zalo
Gọi ngay
Developed by Tiepthitute