Vật liệu composite là gì? Cấu tạo và ưu điểm như thế nào? Khả năng ứng dụng của vật liệu này trong thực tiễn? Tất cả sẽ được dmackiedesign.com giải đáp chi tiết trong bài viết dưới đây.
I. Vật liệu composite là gì?
Vật liệu composite là loại nguyên vật liệu được tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu có tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Loại vật liệu này sẽ mang tính chất và những công dụng vượt trội hơn hẳn so với những vật liệu ban đầu.
Khoa học về vật liệu composite tuy đã xuất hiện từ lâu nhưng phải đến những năm 1950 trước khi có sự ra đời của công nghệ chế tạo tên lửa (Mỹ). Kể từ đó, khoa học và công nghệ của vật liệu này đã được phát triển trên toàn thế giới với tên gọi “vật liệu composite”.
II. Cấu tạo và tính chất của vật liệu composite
1. Cấu tạo
Vật liệu composite về cơ bản là một loại nhựa tổng hợp. Nhưng nó khác với các loại nhựa trên thị trường hiện nay. Vì nó có thể có nhiều tính chất khác nhiều loại vật liệu khác. Vật liệu composite thường bao gồm hai thành phần chính: vật liệu nền và vật liệu gia cường.
- Vật liệu nền có chức năng đảm bảo cho các thành phần cốt lõi bên trong composite liên kết với nhau để tạo thành một thể vật liệu composite đồng nhất và thống nhất. Chất nền bao gồm các loại polyme (polyester, PE, PP, PVC, Epoxy, cao su…), kim loại, gốm sứ (xi măng…)
- Vật liệu gia cường: Thành phần này giúp composite có các tính chất cơ lý cần thiết. Về cơ bản có hai loại cốt thép: cốt sợi (ngắn hoặc dài) và cốt thép hạt. Vật liệu gia cố bao gồm sợi (thủy tinh, xenlulo, cacbon, ni lông…), hạt (hạt kim loại, hạt đất sét, bột gỗ, bột đá…), hoặc các hình dạng đặc biệt khác.
2. Tính chất của các thành phần
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….
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.
- Thuận lợi cho quá trình gia công.
- Truyền nhiệt và giải nhiệt tốt.
- Thân thiện với môi trường.
- Hạ thấp giá thành mà đem lại tính chất vượt trội.
III. Ưu và nhược điểm của vật liệu composite là gì?
Sau khi đã nắm được khái niệm vật liệu composite là gì, cấu tạo và tính chất. Tiếp theo đây, chúng tôi sẽ đưa ra những đánh giá về vật liệu composite:
1. Ưu điểm
- Nó có trọng lượng nhẹ hơn so với các vật liệu khác mà còn chịu va đập tốt và dễ uốn, kéo hơn so với thủy tinh, gốm sứ hay gỗ,…
- Độ bền cực cao có thể chịu được tác động của môi trường bên ngoài, chống lại sự ăn mòn của hóa chất, bảo vệ vật liệu khỏi quá trình oxy hóa.
- Bảo trì thấp và không cần sơn các lớp bên ngoài như gỗ hoặc kim loại.
- Nó có khả năng cách điện tốt, cách nhiệt, chống cháy, chống lạnh và an toàn khi sử dụng.
- Không thấm nước, không độc hại, lâu trôi, thời tiết và chống tia cực tím.
- Do trọng lượng nhẹ, gia công đơn giản nên dễ dàng tạo khuôn cho nhiều hình dạng sản phẩm khác nhau.
- Người dùng dễ vận chuyển, lắp đặt và bảo trì, chi phí sửa chữa thấp.
- Màu sắc đa dạng, cực đẹp, bền màu, hạn chế phai màu.
- Giá cả cạnh tranh, thấp hơn nhiều loại vật liệu khác.
2. Nhược điểm
- Nếu xảy ra hư hỏng hoặc phế phẩm thì vật liệu này rất khó tái chế hoặc tái sử dụng.
- Phương pháp gia công hiện tại tốn nhiều thời gian.
- Mẫu vật khó thực hiện phân tích cơ học, vật lý và hóa học.
- Mặc dù thành phẩm thấp nhưng giá nguyên liệu nhập khẩu tương đối đắt.
IV. Ứng dụng của vật liệu composite
1. Thiết kế nội thất
Vật liệu composite thường được sử dụng trong các vật dụng trang trí ngoài trời như bàn ghế, vật liệu bể bơi… có ưu điểm vượt trội về khả năng chống ẩm, chống thấm, chống nắng, chống mưa và các mặt khác. Còn đối với các đồ vật trang trí như tượng, bình hoa có thể sử dụng chất liệu composite để tạo nên một diện mạo mới trong không gian nội thất hiện đại. Ngoài ra, composite trong nội thất có thể làm giả các vật liệu: đá, gỗ tự nhiên, kim loại…
2. Trong sản xuất đồ gia dụng
Ứng dụng của vật liệu composite là gì trong các ngành sản xuất, chế tạo ô tô, xe máy, phương tiện vận tải, có thể kể đến việc sử dụng vật liệu composite để sản xuất vỏ xe, khung trần, cốp xe,…… Như cũng như một số loại phụ tùng khác, nhìn chung mục đích duy nhất của chúng là giảm trọng lượng của xe.
Trong công nghiệp đóng tàu, composite được dùng để chế tạo thân tàu, mũi thuyền, khung và mái của ca nô. Trong công nghiệp, một số sản phẩm được sản xuất bằng vật liệu composite như: máy điều hòa, tivi, tủ lạnh, máy giặt, cốc, đũa, bình nước, cốc uống nước, thùng rác,…
3. Trong cuộc sống
Mặc dù vật liệu composite rẻ hơn nhiều so với thép, thép không gỉ và các vật liệu khác về giá cả nhưng chúng vẫn là vật liệu cao cấp trên thị trường hiện nay. Bởi nó là sự kết hợp hoàn hảo giữa 2 thành phần chính là sợi carbon và sợi thủy tinh cao cấp.
Vật liệu composite đã được ứng dụng rộng rãi trong may mặc, bao bì nhựa, dệt may, chăn nuôi, thủy sản, công nghiệp hóa chất, luyện kim, nhà kho, sơn tĩnh điện, điện lực, căng tin…
Các loại vật liệu composite này giúp ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe con người. Vật liệu composite mang đến cho con người một không gian sống trong lành và tốt cho sức khỏe. Vì vậy, nó được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Cụ thể là trong sản xuất các thiết bị gia dụng phục vụ cuộc sống hàng ngày, bởi nó có những đặc tính và hiệu suất vượt trội.
V. Kết luận
Công nghệ sản xuất đang phát triển ngày càng nhanh hơn. Cùng với đó, yêu cầu về vật liệu cũng vì thế mà gay gắt hơn. Chắc chắn composite sẽ là vật liệu tạo nên những sản phẩm ưng ý và chất lượng nhất. Hy vọng qua bài viết mà chuyên mục nội thất chia sẻ đã giúp bạn hiểu rõ hơn về vật liệu composite là gì.