Vật liệu composite là gì?

Kể từ khi, các loại vật liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, sắt và hợp kim của nó được khám phá và khai thác trong tự nhiên mang lại nhiều giá trị to lớn cho con người. Thì hiện ta chúng ta có thể nhận thấy rằng chúng không hoàn toàn vô hạn. Vì vậy hiện nay các loại vật liệu tinh chế và tổng hợp lần lượt ra đời để thay thế dần những loại vật liệu xưa cũ.

Phổ biến nhất là vật liệu composite. Chúng đang dần hiểu rõ hơn lợi ích to lớn về vật liệu composite trong vai trò  cho tất cả các ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm nói chung.

Hiện nay trong kỹ thuật, vật liệu composite còn được gọi chung là vật liệu kỹ thuật và vật liệu composite được phân chia thành nhiều nhóm tính chất đặc thù cho từng ngành công nghiệp bao gồm cả vật liệu chịu lực, vật liệu điện tử bán dẫn, vật liệu y sinh…

Để hiểu rõ về vật liệu composite là gì? và các khái niệm, tính chất chung cũng như ứng dụng công nghiệp của loại vật liệu hãy xem bài viết dưới đây:

1. Hiểu rõ về vật liệu composite

1.1 Vật liệu composite là gì?

Composite là vật liệu nhiều pha trong đó các thành phần pha có thể rất khác nhau về bản chất. Các pha cấu thành không hoà tan lẫn nhau và phân cách nhau bằng ranh giới pha.

Tính chất của composite là tính chất chung của các pha thành phần (thường là tổng hợp các tính trội của các pha thành phần).

Hiểu đơn giản hơn, composite là vật liệu hình thành từ sự pha trộn giữa các vật liệu khác nhau trong đó có một chất chủ đạo gọi là nền và các chất bổ sung là cốt nhằm tạo ra vật liệu mới có tính chất ưu việt hơn tuỳ thuộc mục đích ứng dụng.

Tham khảo thêm: Sự khác biệt giữa vật liệu gang cầu và vật liệu composite

1.2 Những thành phần trong vật liệu composite là gì? :

1.1.1 Vật liệu cốt 

Vật liệu cốt là mắt xích quan trọng, có tác dụng bổ sung các đặc tính cơ học cho vật liệu composite như chống xức, chống mòn,.. Về cơ bản, vật liệu cốt được thể hiện dưới hai dạng: vật liệu dạng sợi và vật liệu dạng hạt.

Vật liệu cốt thường được tạo thành từ các nhóm sợi như: thủy tinh, cacbon, nhóm chất hữu cơ,… Với mỗi vật liệu khác nhau sẽ củng cố cho vật liệu composite một tính chất cơ học khác nhau.

Ví dụ:

• Đối với vật liệu cốt tạo ra từ sợi thủy tinh

Thủy tinh sau khi được kéo sợi và bổ sung thêm các kim loại phù hợp, ta thu được các vật liệu cốt làm từ sợi thủy tinh có tính chất cơ học cụ thể như: Sợi thủy tinh E có tính chất dẫn điện tốt ( đây là loại sợi thủy tinh được sử dụng nhiều nhất); sợi thủy tinh D có tính cách điện tốt; sợi thủy tinh A có tính kiềm cao;….

• Đối với vật liệu cốt tạo ra từ cacbon

Đối với các sợi cốt tạo ra từ cacbon có tính tương đối, có loại giống với sợi tạo từ thủy tinh, nhưng sợi tạo từ cacbon sẽ có thêm tính chịu nhiệt cao.

1.1.2 Vật liệu nền

Là loại vật liệu có tác dụng liên kết các thành phần cốt của composite thành 1 thể thống nhất và ổn định.

Có các dạng vật liệu nền điểm hình như: nền nhựa, nền kim loại, nền khoáng, nền gốm…

Đối với nền nhựa, đây là loại nền được sử dụng phổ biến nhất được chia thành 2 loại:

• Vật liệu nền polyme nhựa rắn
• Vật liệu nền polyme nhựa dẻo

>>> Composite là loại vật liệu có nhiều ưu điểm hơn hẳn những vật liệu riêng lẻ. Chính vì vậy, vật liệu composite được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực xây dựng, công nghiệp, dân dụng,…

Ứng dụng của vật liệu composite rất đa dạng và phong phú. Chúng có thể được dùng để chế tạo các loại vật liệu xây dựng như nắp hố ga bằng vật liệu com cốt sợi thủy tinh, gạch không nung hay áo giáp trống đạn,… với ưu điểm nhẹ, bền nhiệt, chống oxy hóa cao, độ bền cao nhằm giảm tải trọng trong các công trình xây dựng, đồ gỗ công nghiệp và chịu tải trọng lớn từ các vật thể lớn như xe tải, máy bay, cực kỳ tốt…

Ngoài ra, vật liệu composite còn sử phổ biến trong các ngành công nghiệp chế tạo ô tô, tàu thuỷ, máy bay, thiết bị không gian từ thân vỏ, bánh xe, ghế ngồi, nội thất, các chi tiết máy…

2. Ứng dụng của vật liệu composite trong công nghiệp là gì?

Vật liệu composite có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp cũng như đời sống. Chúng ta sử dụng nhiều đồ vật làm từ loại vật liệu này, mà có khi chính chúng ta cũng không biết điều đó. Hãy cùng tìm hiểu về những ứng dụng của vật liệu composite qua bài viết.

2.1 Các ứng dụng của vật liệu composite trong y tế là gì?

Lĩnh vực y tế, cụ thể là với những phòng ban làm việc với hóa chất, với các dung dịch như axit, bazo, … có sự xuất hiện của các chai, lọ, bồn chứa,… được tạo ra từ vật liệu composite. Trước khi có sự phát triển này, các loại dung dịch hóa chất được đựng trong những ống nghiệm, lọ thủy tinh.

Đối với việc sử dụng ống, lọ thủy tinh gây ra chi phí rất lớn, bởi để tạo ra một sản phẩm thủy tinh đạt tiêu chuẩn, các ống lọ được chế tác vô cùng cẩn thận, tốn kém chi phí rất lớn, hơn hết, lọ thủy tinh rất dễ vỡ trong quá trình vận chuyển.

Các sản phẩm lọ, ống nghiệm làm từ vật liệu composite hoàn toàn khắc phục được nhược điểm này của thủy tinh.  Các ống nghiệm làm từ vật liệu composite có tính bền cao, chống ăn mòn, giá thành cũng rẻ hơn so với giá thành của những lọ, ống nghiệp làm bằng thủy tinh.

2.2 Các ứng dụng của vật liệu composite trong công nghiệp

Cùng với sự tăng trưởng kinh tế nhiều ngành công nghiệp cơ khí rất được phát triển, bên cạnh đó, vật liệu composite được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp với nhiều ứng dụng  thiết thực. Bên dưới là một số ngành công nghiệp tiêu biểu hiện nay ứng dụng vật liệu composite

2.3 Đối với ngành công nghiệp sản xuất ô tô, xe máy

Vật liệu composite được sử dụng để làm vỏ xe, khung xe, thùng xe…. Các bộ phận này được làm để đảm bảo an toàn, tăng tính thẩm mĩ cho xe. Các bộ phận được làm từ composite có giá thành rẻ, dễ thay thế khi bị vỡ, hỏng hoặc đơn giản là người dùng muốn làm mới xe, có thể thay đổi vỏ xe…

Cấu tạo của các loại phương tiện như xe máy, ô tô có động cơ rất nặng, nếu sử dụng vỏ xe, thùng xe từ các chất liệu khác sẽ gây khó khăn cho người sử dụng trong việc di chuyển. Việc sử dụng vật liệu composite còn giảm được khối lượng xe, giúp người dùng di chuyển được nhanh hơn.

2.4 Đối với ngành công nghiệp sản xuất đóng tàu

Composite được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực đóng tàu với các bộ phận được chế tạo bằng vật liệu composite như: thùng tàu, mũi tàu, mái che, khung cho các loại tàu, cano… Sản phẩm làm từ vật liệu composite có tính chất bền và có tính thẩm mĩ cao.

2.5 Đối với ngành công nghiệp thuộc lĩnh vực hàng không

Ít ai biết rằng, vật liệu composite được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực vũ trụ hàng không, có đến 60% bộ phận của thiết bị máy bay, tàu vũ trụ được làm nên từ loại vật liệu này.

Cụ thể, vật liệu composite thường được sử dụng chế tạo những bộ phận như: Bộ khung máy bay, thân máy, cánh,… Vật liệu composite được sử dụng trong lĩnh vực hàng không thường được chú trọng bởi tính bền, chịu được áp lực cao, nhẹ và khó bị biến dạng. Chính vì những đặc điểm này mà vật liệu composite được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực vũ trụ hàng không.

2.6 Ứng dụng của vật liệu composite trong việc sản xuất sản phẩm chịu lực

Nắp hố ga làm bằng vật liệu composite:

• Sản phẩm có khả năng chịu nhiệt độ cao và thấp. Đồng thời, nắp hố ga từ composite chống ăn mòn, chống lão hóa. Tính năng của nắp hố ga loại này đáp ứng tiêu chuẩn thân thiện môi trường. Với những tính năng này, dùng nắp hố ga bằng composite ở mọi nơi đều phù hợp. Đặc biệt sản phẩm hợp với điều kiện thời tiết khí hậu nước ta. Đó là lý do vì sao sản phẩm được sử dụng rộng rãi.

• Là sản phẩm được sản xuất từ nguyên liệu tổng hợp nên rất nhẹ. So với nắp hố ga từ gang, thép thì composite có trọng lượng nhẹ hơn. Sử dụng nắp hố ga làm bằng composite dễ dàng di chuyển đi nơi khác. Điều này giúp quá trình lắp đặt và di chuyển sản phẩm dễ dàng. Tiết kiệm được khoản chi phí đầu tư lớn cho người dùng. Sản phẩm hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực.

Xem thêm: Hiểu rõ hơn về song chắn rác (thoát nước) sử dụng vật liệu composite

3. Vật liệu composite có những ứng dụng gì trong đời sống?

Có thể chúng ta không để ý, nhưng có rất nhiều vật dụng quanh ta được tạo ra từ vật liệu composite. Vật liệu composite là loại vật liệu có thể chỉnh sửa được đặc tính của chúng theo như mục đích được tạo ra, nên vật liệu composite có tính ứng dụng rất cao.

Các tính chất tiêu biểu của vật liệu composite có thể kể đến là:

• Có khối lượng nhẹ
• Có bề mặt nhẵn
• Cách điện, truyền nhiệt kém
• Có độ bền cao
• Có độ đàn hồi tốt
• Khả năng bị ăn mòn kém

Nhờ những đặc tính ưu việt kể trên, các sản phầm làm từ vật liệu composite có đặc tính rẻ, dễ thay thế, chịu được trong nhiều môi trường khắc nghiệt, vậy nên chúng ta có thể sử dụng vật liệu composite cho lĩnh vực dân dụng thông qua các sản phẩm.

• Khung của các thiết bị như: điều hòa, máy tính, tủ lạnh,…
• Các sản phẩm khác trong cuộc sống như: mô hình đồ chơi cho trẻ em, thùng rác công cộng, lốp xe ô tô, xe máy, hệ thống ống nước.

4. Những Ưu, Nhược điểm khi sử dụng vật liệu composite là gì?

Giống như những loại vật liệu khác, dù ứng dụng của vật liệu composite trong cuộc sống là rất nhiều tuy nhiên loại vật liệu tuyệt vời này vẫn có những ưu nhược điểm riêng.

Hãy xem thêm bảng đánh giá đánh giá dưới đây để rõ hơn về vật liệu composite:

Đến đây chắc bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm về vật liệu composite.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết, chúc các bạn thành công!!

Bài viết tham khảo:

• Ưu điểm của nắp hố ga composite
• Gang là gì ? Ứng dụng của gang trong công nghiệp
• Tính chất của gang cầu trong công nghiệp