Ngày nay, khi công nghệ kỹ thuật phát triển, người ta luôn không ngừng tìm kiếm và chế tạo ra các loại vật liệu khác nhau. Mục đích để phục vụ cho nhiều ngành nghề sản xuất cũng như sinh hoạt. Vật liệu tổng hợp composite chính là một trong những loại vật liệu tiên tiến nhất hiện nay. Nó được gọi là vật liệu tương lai.
Loại vật liệu này là sự kết hợp từ nhiều loại vật liệu gốc nên nó sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội. Vật liệu composite có thể khắc phục những mặt hạn chế còn tồn đọng của vật liệu gốc. Chính vì vật, loại vật liệu này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề sản xuất và sinh hoạt. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết Composite là gì? vật liệu composite là gì? Bài viết dưới đây Sinco Tanks sẽ giúp bạn hiểu rõ về loại vật liệu này.
1. Lịch sử về Composite
Con người đã sử dụng vật liệu tổng hợp trong hàng nghìn năm. Vào năm 3400 trước Công nguyên, người đầu tiên chế tạo vật liệu tổng hợp được chế tạo bởi người Lưỡng Hà ở Iraq. Xã hội cổ đại dán các dải gỗ chồng lên nhau ở các góc độ khác nhau để tạo ra ván ép. Sau đó, vào khoảng năm 2181 trước Công nguyên, người Ai Cập bắt đầu làm mặt nạ tử thần từ vải lanh hoặc giấy cói ngâm trong thạch cao. Sau đó, cả hai xã hội này bắt đầu gia cố vật liệu của họ bằng rơm để tăng cường gạch bùn, đồ gốm và thuyền.
Vào năm 1200 sau Công Nguyên
Người Mông Cổ bắt đầu chế tạo cung tên composite vô cùng hiệu quả vào thời điểm đó. Chúng được làm từ gỗ, tre, xương, gân gia súc, sừng và lụa được kết bằng nhựa thông.
Vào những năm 1900
Sau cuộc cách mạng công nghiệp, nhựa tổng hợp bắt đầu ở dạng rắn bằng cách sử dụng phản ứng trùng hợp. Vào những năm 1900, kiến thức mới được tìm thấy về hóa chất này đã dẫn đến việc tạo ra nhiều loại nhựa khác nhau như polyester, phenolic và vinyl. Vật liệu tổng hợp sau đó bắt đầu được phát triển, Bakelite được tạo ra bởi nhà hóa học Leo Baekeland. Thực tế là nó không dẫn điện và chịu nhiệt có nghĩa là nó có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
Những năm 1930
Những năm 1930 là thời điểm cực kỳ quan trọng đối với sự tiến bộ của vật liệu tổng hợp. Sợi thủy tinh được giới thiệu bởi Owens Corning, người cũng bắt đầu ngành công nghiệp polyme gia cố bằng sợi (FRP) đầu tiên. Các loại nhựa được chế tạo trong thời đại này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay và vào năm 1936 , nhựa polyester không bão hòa đã được cấp bằng sáng chế. Hai năm sau, các hệ thống nhựa hiệu suất cao hơn đã có thể sử dụng được.
2. Composite là gì?
Composite là một vật liệu được làm từ hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau, khi kết hợp với nhau, chúng chắc chắn hơn các vật liệu riêng lẻ đó . Nói một cách đơn giản, vật liệu tổng hợp là sự kết hợp của các thành phần.
3. Vật liệu composite là gì?
Vật liệu composite là loại vật liệu tổng hợp từ hai nguyên liệu trở lên. Bởi composite được pha từ nhiều loại vật liệu nên nó sở hữu những ưu điểm của các vật liệu gốc. Vì vậy, composite được đánh giá có độ bền, sức chống chịu và tuổi thọ cao.
Để sản xuất vật liệu composite cần vật liệu nền và vật liệu cốt. Trong khi vật liệu nền đóng vai trò là chất liên kết. Vật liệu cốt là chất đảm bảo độ bền cũng như mô đun đàn hồi. Vật liệu nền thường sử dụng polyme, gốm, carbon hoặc hợp kim. Còn vật liệu cốt thường sử dụng sợi thủy tinh, sợi gốm hoặc sợi kim loại…
4. Ưu điểm của Vật liệu Composite là gì?
- Chi phí thấp so với kim loại
- Thiết kế linh hoạt
- Khả năng chống lại nhiều loại tác nhân hóa học
- Nhẹ cân
- Độ bền
- Cách điện
- Sức mạnh tác động cao
5. Cấu tạo chính của vật liệu composite là gì?
Cấu tạo của vật liệu tổng hợp composite gồm hai phần chính là vật liệu nền và vật liệu cốt. Hai vật liệu này bổ trợ và liên kết với nhau tạo nên độ bền, sự chắc chắn trong cấu trúc vật liệu composite. Nhờ vậy, vật liệu composite sở hữu những ưu điểm vượt trội hơn hẳn các loại vật liệu gốc như kim loại, sứ, gỗ…
Vật liệu nền
Vật liệu nền (pha nhựa) thường được cấu tạo từ những loại vật liệu như kim loại, polymer (cao su, PE, PP, Epoxy…). Đây là phần đảm nhận vai trò chất liên kết các thành phần bên trong vật liệu cốt. Từ đó, giúp các vật liệu gốc kết dính lại thành một thể thống nhất tạo nên vật liệu composite.
Vật liệu cốt
Vật liệu cốt (vật liệu gia cường) là phần vật liệu đảm nhận sự chắc chắn và độ bền cơ học cho vật liệu composite. Hiện nay, người ta thường làm vật liệu gia cường thành một trong hai dạng sau. Dạng thứ nhất là dạng cốt sợi và dạng còn lại là dạng cốt hạt. Với dạng cốt sợi, người ta thường gia công bằng thủy tinh, cacbon, cellulose, acramic… Còn đối với dạng hạt thì thường sử dụng bột đá, hạt đất sét, hạt kim loại…
6. Ứng dụng vật liệu composite phổ biến hiện nay
Dựa vào sự kết hợp của các loại vật liệu gốc sẽ tạo nên các loại vật liệu tổng hợp composite khác nhau. Dưới đây là một số loại vật liệu composite được sử dụng phổ biến hiện nay.
- Vật liệu composite kim loại là sự kết hợp của kim loại với nhựa tổng hợp.
- Sợi thủy tinh là sự kết hợp giữa hai loại vật liệu thủy tinh và nhựa.
- Gốm composite được tạo ra từ kim loại và sứ nên vật liệu này có độ bền cao, chịu nhiệt tốt và chống rạn nứt hoặc gãy vỡ.
Ứng dụng phổ biến
- Bê tông cốt sợi thủy tinh là loại bê tông được tạo thành từ sợi thủy tinh có hàm lượng zirconia cao.
- Bê tông cốt thép là loại bê tông được đổ từ cốt thép và xi măng.
- Gỗ kỹ thuật là loại gỗ được gia công bằng cách kết hợp gỗ với loại vật liệu khác như ván dăm, veneer.
- Ván ép là một loại gỗ kỹ thuật được gia công bằng cách dán từng lớp gỗ mỏng lại với nhau.
- Gỗ nhựa composite là loại gỗ có bột gỗ hoặc sợi gỗ được đúc bằng nhựa.
- Polymer gia cố bằng sợi carbon là sự kết hợp của nhựa và sợi cacbon theo tỷ lệ.
- Giấy tráng nhựa là loại giấy được tráng lớp bên ngoài bằng nhựa. Loại vật liệu này giúp giấy chống thấm, chống nước hiệu quả và có độ bền cao.
Ứng dụng khác
- Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ.
- Vỏ động cơ tên lửa.
- Bình chịu áp lực cao.
- 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 thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn;
- Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite;
- Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi thủy tinh);
- Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất, tấm panell composite;
- 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;
- Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng;
- Vỏ tầu thuyền composite (vỏ lãi)…..
- Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp;
- Thùng rác công cộng.
- Mô hình đồ chơi trẻ em.
Trên đây là một số chia sẻ về vật liệu composite là gì. Đồng thời, bài viết còn chia sẻ thêm một số thông tin liên quan đến loại vật liệu này như cấu tạo và một số loại phổ biến. Hy vọng với những thông tin trên có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về loại vật liệu tổng hợp này.
