Composite là gì? – Các ứng dụng của vật liệu composite
Trong các cột lọc composite của hệ thống máy lọc nước tổng hiện nay, vật liệu composite được ứng dụng rất nhiều. Nhờ đó, các dây chuyền lọc nước sẽ có độ bền cao và đảm bảo độ an toàn tuyệt đối cho người sử dụng. Vậy vật liệu composite là gì? Thành phần cấu tạo và các ứng dụng của vật liệu composite ra sao? Hãy theo dõi bài viết dưới đây của LabVIETCHEM để đi tìm câu trả lời nhé.
Vật liệu composite là gì?
Vật liệu composite hay vật liệu compozit là vật liệu được tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau để tạo nên vật liệu mới bao gồm hầu hết những tính năng của vật liệu cũ, đồng thời tạo thêm nhiều những tính năng tốt hơn.
Thành phần cấu tạo của vật liệu composite
Vật liệu composite được cấu tạo từ 2 thành phần chính, bao gồm phần cốt (vật liệu gia cường) và phần nền (vật liệu nền).
Cấu tạo của vật liệu composite
1. Phần cốt
– Sợi thủy tinh
+ Là loại sợi được tạo ra từ quá trình kéo từ các loại thủy tinh kéo sợi được như thủy tinh dệt và có nhiều ưu điểm cơ học hơn thay vì tính giòn, dễ nứt gãy,…của thủy tinh ban đầu. Loại sợi này có đường kính rất nhỏ, khoảng vài chục micro mét.
Sợi thủy tinh composite
+ Một số loại sợi thủy tinh có thể kể đến như sợi thủy tinh E – dẫn điện tốt (là loại phổ biến nhất), sợi thủy tinh D – cách điện tốt, sợi thủy tinh A – hàm lượng kiềm cao, sợi thủy tinh C – độ bền hóa cao, sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S – độ bền cơ học cao.
– Sợi Bazan
+ Là loại sợi được hình thành từ hợp chất hữu cơ dưới sự gia công bằng phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ thấp ( -10 độ C) rồi được kéo thành các sợi nhỏ trong dung dịch, sau đó xử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi.
+ So với sợi thủy tinh, loại sợi Bazan có giá thành thấp hơn nhưng độ bền kém, uốn thấp và dễ biến dạng cắt giữa các lớp.
Vải sợi bazan
– Sợi Carbon
+ Là loại sợi graphit ( than chì) với cấu trúc bề mặt tạo thành các lớp liên kết với nhau, nhưng cách nhau khoảng 3.35 A độ nên độ bền cũng như độ đàn hồi của sợi carbon rất cao.
+ Là loại sợi có cơ tính cao gần như sợi thủy tinh.
+ Khả năng chịu nhiệt rất tốt.
Vải sợi Carbon
– Sợi Bor, sợi Cacbua Silic
+ Là loại sợi được tạo thành nhờ phương pháp kết tủa.
– Sợi kim loại
– Sợi ngắn và các hạt phân tán
– Cốt vải
+ Là tấm được hình thành từ các vật liệu cốt sợi được hình thành khi thực hiện công nghệ dệt.
+ Tùy vào kỹ thuật dệt mà loại cốt vải được tạo thành cũng khác nhau.
2. Phần nền
Là loại vật liệu có tính quyết định đến sự liên kết trong cấu trúc của vật liệu composite, tạo nên tính nguyên khối, tính thống nhất, nhất quán trong cấu trúc composite. Một số loại vật liệu nền điển hình có thể kể đến như: nền hữu cơ – nền nhựa, nền kim loại, nền khoáng và nền gốm.
– Chất liệu nền polyme nhiệt rắn
+ Nhựa polyester và nhóm nhựa cô đặc gồm nhựa phenol, nhựa furan, nhựa amin, nhựa epoxy, trong đó epoxy là loại nhựa được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp composite.
+ Nhựa epoxy khi sử dụng để tạo vật liệu tổng hợp composite sẽ giúp vật liệu có độ bền cao hơn, dễ kéo, uốn, nén, chịu được va đập và từ biến,…
– Chất liệu nền polyme nhiệt dẻo
Một số chất liệu nền là nhựa nhiệt dẻo: PVC, nhựa polyetylen, nhựa polypropylen, nhựa polyamit,…
– Chất liệu nền carbon
– Chất liệu nền kim loại
Được sử dụng trong hầu hết các loại kim loại nhờ có modun đàn hồi rất cao, có thể lên tới 110 Gpa.
Phân loại composite
Vật liệu composite được phân loại theo hình dạng và theo bản chất của vật liệu thành phần, cụ thể như sau:
1. Phân loại theo hình dạng
– Vật liệu composite độn dạng sợi (composite độn dạng sợi): Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi và chất độn dạng sợi giúp tăng cường tính chất cơ học cho polyme nền.
– Vật liệu composite độn dạng hạt (composite độn dạng hạt): Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt và các tiểu phân hạt độn phân tán vào polyme nền.
– Vật liệu composite độn dạng sợi và hạt.
2. Phân loại theo bản chất thành phần
– Composite nền hữu cơ (nhựa, hạt, giấy…): Có thể kết hợp với mọi vật liệu cốt có dạng như sợi hữu cơ, sợi khoáng, sợi kim loại…
– Composite nền khoáng chất (bê tông, gốm,…): Có thể kết hợp với cốt dạng sợi, hạt,
– Composite nền kim loại (hợp kim titan, hợp kim nhôm,…): Có thể kết hợp với độn dạng hạt như sợi kim loại, sợi khoáng…và nhiệt độ tối đa chịu được lên tới 600 – 1000 độ C.
– Composite nền khoáng cùng với vật liệu cốt có dạng: Sợi kim loại, hạt kim loại, hạt gốm…
Các phương pháp tạo ra vật liệu composite
Một số công nghệ đang được sử dụng để tạo ra vật liệu composite hiện nay là:
– Công nghệ khuôn tiếp xúc:
Diễn ra theo quy trình phun, lăn tay và lát máy.
– Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi, bao gồm:
+ Khuôn ép diaphram.
+ Khuôn chân không.
+ Khuôn chân không – autoclave.
– Công nghệ tẩm áp lực:
+ Tẩm áp lực trong môi trường có điều kiện thường.
+ Tẩm áp lực trong môi trường chân không.
– Công nghệ dập khuôn:
Quy trình thực hiện sẽ diễn ra như sau: Dập trực tiếp -> Dập đúc -> Dập ép nóng.
– Công nghệ quấn
Bao gồm máy quấn và phương pháp công nghệ.
– Công nghệ pulltrusion:
Là công nghệ hiện đại nhất hiện nay, diễn ra hoàn toàn tự động và liên tục, cho phép tạo vật liệu nhựa composite có chất lượng tốt nhất.
Sử dụng công nghệ pulltrusion
Các ưu, nhược điểm của vật liệu composite
1. Ưu điểm
– Dễ thay đổi cấu trúc hình học, sự phân bố và các vật liệu thành phần để tạo ra một vật liệu mới có độ bền theo mong muốn và đáp ứng được những yêu cầu khắt khe của kỹ thuật hiện đại như nhẹ, lại chịu được nhiệt lên đến 3000 độ C,…
– Khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học cao, độ cứng vững và có khả năng uốn kéo tốt.
– Khả năng chịu đựng thời tiết khắc nghiệt, chống lão hóa, chống tia UV, cách điện, cách nhiệt tốt.
– Có khả năng kháng hóa chất và kháng ăn mòn cao, giúp sản phẩm được làm từ composite dễ bảo quản, không cần phải sơn phủ chống ăn mòn.
– Dễ gia công, chế tạo thành nhiều hình dáng, màu sắc khác nhau.
– Dễ thay đổi và sửa chữa, chi phí đầu tư trang thiết bị để sản xuất nhựa composite thấp và chi phí bảo dưỡng cũng không quá tốn kém.
– Tuổi thọ sử dụng đối với các sản phẩm làm từ vật liệu composite cao.
– Trọng lượng nhẹ nhưng cứng, khả năng chịu va đập tốt, dễ uốn kéo,… hơn các loại vật liệu khác.
– Chống thấm nước tốt, không độc hại.
2. Nhược điểm
– Khả năng tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng thấp.
– Chi phí cho nguyên liệu thô khá cao và cần nhiều thời gian để gia công.
– Việc phân tích cơ, lý, hóa tính của mẫu vật làm từ composite khá phức tạp.
– Trình độ tay nghề của công nhân quyết định đến chất lượng vật liệu được tạo ra.
Ứng dụng của vật liệu composite trong đời sống
– Dùng để chế tạo một số bộ phận như là vỏ động cơ, tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ, khung xe máy, vỏ ô tô, lốp xe,….
Lốp bánh máy bay được làm từ vật liệu composite
– Nhờ khả năng kháng hóa chất, chống ăn mòn, chịu áp lực cao, vật liệu nhựa composite được dùng để sản xuất ống dẫn nước thải, ống dẫn nước sạch, ống chạy dưới biển, hầm biogas, ống dẫn xăng dầu, bồn đựng hóa chất, …
– Với khả năng cách điện tốt mà composite được dùng làm chất bán dẫn tong hệ thống cách điện.
– Dùng để sản xuất đồ chơi cho trẻ em vì dễ gia công, tạo hình, tạo màu.
Đồ chơi cho trẻ em bằng nhựa composite
– Dùng làm vật liệu trang trí cho nhà cửa, văn phòng, ban công, sân vườn, … nhờ màu sắc đa dạng, hoa văn bắt mắt,….
Hy vọng với những gì mà LabVIETCHEM đã chia sẻ ở trên, các bạn đã có thể hiểu rõ vật liệu composite là gì? Thành phần cấu tạo và ứng dụng của vật liệu composite trong cuộc sống. Để xem thêm nhiều bài viết hay hơn nữa, các bạn hãy ghé thăm website labvietchem.com.vn và theo dõi nhé.
