Vật liệu composite là gì? Thành phần, cấu tạo và ứng dụng

Có thể nói các chất liệu Composite ra đời từ xa xưa, khi mà con người đã biết trộn những viên sỏi vào đất để làm gạch xây, hay trộn bùn đất với rơm rạ để làm vách nhà,…Tuy nhiên, đến những năm 50 ngành khoa học về lĩnh vực composite mới hình thành và từ đó được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Vậy vật liệu composite là gì? Cấu tạo và ứng dụng của nó trong đời sống chúng ta như thế nào?. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

1. Vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite là sự tổng hợp của hai hay nhiều vật liệu có tính chất vật lý và hóa học khác nhau thành một vật liệu mới. Khi chúng được kết hợp với nhau,chúng tạo ra một loại vật liệu có các đặc tính khác với đặc tính ban đầu của chúng.

Vật liệu tổng hợp composite

Chất liệu composite được ưa chuộng sử dụng nhiều hơn các vật liệu truyền thống là vì chúng cải thiện các đặc tính của vật liệu cơ bản và có thể ứng dụng trong nhiều trường hợp mà vật liệu truyền thống không sử dụng được.

Vật liệu này còn có tên gọi khác là vật liệu compozit, composite, vật liệu tổng hợp.

2. Cấu tạo của vật liệu compozit

Theo wiki. Vật liệu tổng hợp composite được tạo ra từ các vật liệu riêng lẻ. Những vật liệu riêng lẻ này được gọi là vật liệu cấu thành, và có hai loại chính của nó là vật liệu cốt và vật liệu nền nhựa.

Cấu tạo của vật liệu composite

- Vật liệu cốt:

Vật liệu cốt hay còn gọi là vật liệu gia cường, chúng giúp cho composite có các các đặc tính cơ học cần thiết. 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,...

Có 2 loại vật liệu gia cường là cốt dạng sợi và cốt dạng hạt. Nhóm sợi khoáng chất như: sợi gốm, sợi thủy tinh, sợi cacbon, nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt như sợi Kermel, sợi Kynol,  sợi Nomex và các nhóm sợi khác.

- Vật liệu nền:

Có vai trò đảm bảo cho các thành vật liệu gia cường của compozit liên kết với nhau nhằm tạo ra tính kết dính nguyên khối và thống nhất cho composite. Vật liệu nền có nhiều loại như nền nhựa, nền kim loại hay nền gốm,..

Vật liệu composite được cấu tạo từ phần cốt và nền.

3. Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu compozit

3.1. Ưu điểm

• Độ bền: đây là ưu điểm lớn nhất của composite. Vật liệu composite làm thay đổi cấu trúc và sự phân bố hình học của các vật liệu thành phần để tạo ra một vật liệu mới có độ bền cao.
• Composite nhẹ nhưng chịu lực tốt, chịu va đập, có khả năng uốn định hình nhiều kiểu dáng, kéo,… Tốt hơn các vật liệu truyền thống như thủy tinh, gốm, gỗ rất nhiều.
• Vật liệu composite có khả năng​ cách nhiệt và cách điện  tốt
• Không thấm nước, không độc hại cho người sử dụng
• Chịu nhiệt, chịu lạnh và chống cháy cao.
• Chi phí thấp: Gia công và chế tạo đơn giản, dễ thay đổi và sửa chữa. Không gây tốn kém trong bảo quản, không bị ăn mòn do đó không cần phải sơn phủ chống ăn mòn.

vật liệu compozit không thấm nước.

3.2. Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội, vật liệu tổng hợp cũng còn một số nhược điểm chúng ta cần lưu ý khi sử dụng chúng, như:

• Khó tái chế và tái sử dụng khi hư hỏng.
• Phức tạp trong việc phân tích cơ, lý, hóa tính của vật liệu cấu thành.
• Chất lượng composite còn phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật và trình độ của công nhân sản xuất.

4. Ứng dụng của vật liệu composite

Vật liệu tổng hợp được ứng dụng vào rất nhiều ngành nghề, lĩnh vực trong đời sống và sản xuất như:

- Ngành hàng không vũ trụ: sản xuất máy bay, tàu vũ trụ

- Ngành chế tạo ô tô: ứng dụng vật liệu composite trong ngành ô tô giúp xe nhẹ hơn, tiết kiệm nhiên liệu tối đa

- Ngành công nghiệp hàng hải: làm vỏ tàu biển, vừa nhẹ vừa chống ăn mòn, giúp tiết kiệm chi phí.

- Ứng dụng làm các vật dụng trong gia đình như:

• Mô hình đồ chơi trẻ em​
• Làm khung xe đạp dòng cao cấp cực bền.
• Làm bình ga vỏ bằng composite chống cháy nổ.
• Ứng dụng vật liệu composite trong nội thất: Làm mặt bếp trong gia đình,các loại bồn bể chứa, thùng chứa hàng, bàn ghế, tấm panel 

- Ứng dụng trong cơ sở hạ tầng:

• Hệ thống ống dẫn nước sạch, nguồn, nước thô ngập mặn, nhiễm phèn. 
• Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng,nước thải, ống composite dẫn hóa chất.
• Các hệ thống cách điện, các loại sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì, sứ cầu giao,...
• Thùng rác công cộng

Compozit được ứng dụng làm lớp chống sét trên vỏ máy bay.

- Các hợp kim kim loại được sử dụng trong cấu trúc máy bay, chẳng hạn như 2024 Al, 7075 Al và Ti – 6Al – 4 V, là vật liệu ma trận phổ biến cho nhiều MMC.

- Ngoài ra, vật liệu này còn được ứng dụng trong các hệ thống lọc tổng sinh hoạt, khả năng chịu áp chị mặn tốt của loại vật liệu này chính là ưu điểm vượt trội cho các hệ thống lọc nước mặn thành ngọt. Nhờ nó mà các hệ thống lọc có độ bền và độ an toàn khá cao cho người sử dụng.

Làm cột lọc trong hệ thống lọc nước RO công nghiệp.

5. Kết luận

Hi vọng qua bài viết này, các bạn hiểu rỏ vật liệu composite là gì? và tại sao nó lại đang hiện diện ở khắp mọi nơi trong đời sống thường ngày của chúng ta. 

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về composite, hãy liên hệ ngay cho công ty Tân Bình qua hotline 0934.087.100

*Tham khảo và tổng hợp thông tin từ https://www.sciencedirect.com/ và wikipedia