Vật liệu composite là gì? Ứng dụng của vật liệu composite trong đời sống? Bài viết này sẻ giới thiệu chi tiết và giúp bạn hiểu rõ hơn về loại vật liệu mới này.
Contents [Ẩn]
  • 1 Giới thiệu
  • 2 Lịch sử
  • 3 Thành phần cấu tạo:
  • 4 Tính chất
  • 5 Phân loại
    • 5.1 Vật liệu gia cường:
    • 5.2 Vật liệu nền:

  • 6 Ứng dụng


Giới thiệu

Vật liệu Composite (tiếng Pháp Compose’) có nghĩa là hợp nhất nhiều thành phần chất liệu tạo thành. Những thành phần của các chất liệu riêng lẻ này nếu chỉ mình nó thì đặc tính và công dụng hoàn toàn khác. Nhưng nếu chúng kết hợp với nhau trong một quy trình tổng hợp hợp lý thì sẽ cho ta loại vật liệu hoàn toàn khác có đặc tính sức bền cơ lý hơn hẳn.
Lịch sử

Theo các tư liệu lịch sử ghi lại thì loại vật liệu này đã có mặt từ rất lâu, cách đây khoảng 5000 năm. Ban đầu, con người chỉ biết sử dụng những loại vật liệu thô sơ như đất sét, mùn cưa, trộn với nhựa cây để làm nhà cửa,vách nhà,…qua thời gian, họ biết cải thiện hơn thì áp dụng làm thuyền bè, chai, lọ để lưu trữ thực phẩm…
Gắn liền với thời gian, vật liệu composite được con người ngày càng phát triển và ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống. Dần dần thay thế những vật liệu thông thường và có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống ngày nay như quân sự, ô tô, thiết bị y tế, xây dựng,… vì có tính năng ưu việt, bền bỉ, chống ăn mòn mà không có loại vật liệu nào thay thế được.
Thành phần cấu tạo:

Vật liệu composite có cấu tạo khá đặc biệt, gồm một hay nhiều pha gián đoạn (Vật liệu gia cường) phân bố trong pha liên tục (vật liệu nền)

Vật liệu nền Vật liệu gia cường
Polyme Sợi cacbon
Kim loại Sợi thuỷ tinh
Ceramic Sợi Aramic (Kevlar)
Sợi, hạt kim loại

Vật liệu nền Vật liệu gia cường
Liên kết VL gia cường Đóng vai trò là các điểm chịu ứng suất tập trung
Chuyển ứng suất sang cốt khi có ngoại lực tác dụng lên VL. Thường có tính chất cơ lý hoá cao hơn VL nền.
Bảo vệ sợi khỏi bị hư hỏng do tấn công của môi trường
Cách điện, tăng độ dẻo dai, vv
Tính chất


• Khối lượng riêng bé do vậy tính năng cơ lý riêng cao hơn thép và các VL truyền thống khác (thuỷ tinh, gốm sứ, gỗ,… ) rất nhiều
• Chịu môi trường, kháng hoá chất cao, không tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn, không cần sơn bảo quản như kim loại, gỗ…
• Cách đIện cách nhiệt tốt
• Bền lâu (thời gian sử dụng dài hơn kim loại, gỗ 2-3 lần)
• Gia công chế tạo đơn giản, đa dạng, dễ tạo hình, thay đổi và sửa chữa; chi phí đầu tư thiết bị gia công thấp

Phân loại

Vật liệu Composite được phân loại theo vật liệu gia cường và vật liệu nền:
Vật liệu gia cường:

Composite cốt sợi là compozit được gia cường bởi sợi, nó có độ bền riêng và modun đàn hồi cao. VD: Compozit sợi thuỷ tinh, cacbon, xenlulo…
• Sợi liên tục (sợi dài, vải…): tỉ lệ chiều dài / đường kính (l/d) rất cao, d =3-200m
• Sợi gián đoạn (sợi ngắn, vụn…): 5 < l/d < 1000, d = 0,02-100m .
Compozit cốt hạt: là compozit được gia cường bởi các hạt với các dạng và cỡ kích khác nhau. (Bê tông, gỗ ép, … Một số cốt hạt như: vảy mica, hạt cao lanh, CaCO3, bột hoặc vảy sắt, đồng, nhôm., bột gỗ,…)

Vật liệu nền:

Nền hữu cơ (nhựa) với VL gia cường dạng
– Sợi hữu cơ: sợi polyamit, Kevlar, xenlulo…
– Sợi khoáng: sợi thuỷ tinh, cacbon, basalt…
– Sợi kim loại: sợi bo, nhôm…
– Với khả năng chịu nhiệt đến 300 độ C
Nền kim loại (hợp kim nhôm, hợp kim titan..) với VL gia cường dạng:
– Sợi kim loại:bo,…
– Sợi khoáng: sợi cacbon…
Với khả năng chịu nhiệt đến 600 độ C
– Nền gốm: với VL gia cường dạng:
– Sợi kim loại: bo,…
– Hạt kim loại: chất gốm kim….
– Với khả năng chịu nhiệt đến 1000 độ C

Ứng dụng

Trong hàng không, vũ trụ

Trong công nghệ xe hơi

Trong thiết bị thể thao

Trong hàng hải

Trong xây dựng