Các loại vật liệu Composite. Ưu điểm và ứng dụng của chúng

Vật liệu composite được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực của đời sống xã hội với các đặc tính tốt, vượt trội hơn hẳn và bền bỉ hơn so với vật liệu ban đầu.
 

Vật liệu composite được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực từ giao thông, quốc phòng hay tới các lĩnh vực như nội thất, xây dựng,... Vậy vật liệu composite là gì? Nó có đặc điểm và những ưu điểm như thế nào để được ứng dụng rộng rãi như vậy? Hãy cùng Long Thành Luxury tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Vật liệu composite được ứng dụng nhiều trong tất cả các lĩnh vực

Vật liệu composite là gì? Cấu tạo của vật liệu composite

Vật liệu composite (vật liệu tổng hợp) là sự kết hợp của hai hay ba loại vật liệu với nhau gồm vật liệu kim loại, vật liệu hữu cơ và vật liệu vô cơ. Composite được tạo nên mang nhiều đặc tính tốt, vượt trội hơn hẳn và bền bỉ hơn so với vật liệu ban đầu.

Những vật liệu tổng hợp đã xuất hiện rất lâu và được con người sử dụng khá nhiều như việc trộn sỏi và đất để làm gạch, trộn bùn với rơm để làm vách nhà,... Mặc dù vậy, ngành khoa học về vật liệu này chỉ mới hình thành vào những năm 1950 khi xuất hiện công nghệ chế tạo tên lửa Mỹ và được phát triển trên toàn thế giới cho đến nay với tên gọi: vật liệu composite.

Cấu tạo của vật liệu composite

Cấu tạo của vật liệu composite

Vật liệu composite bao gồm hai thành phần chính: Vật liệu nền và vật liệu cốt.

+ Vật liệu nền: Là loại vật liệu pha có chức năng đảm bảo các thành phần cốt bên trong, được liên kết nhằm tạo ra tính thống nhất và nguyên khối cho composite. Vật liệu nền có thể là,ceramic, polymer, kim loại nấu chảy.

+ Vật liệu cốt: Giúp composite có các đặc điểm như sức mạnh và độ cứng. Về cơ bản, có hai kiểu vật liệu cốt là dạng cốt sợi như sợi carbon, sợi ceramic… và dạng cốt hạt như hạt kim loại, bột đá bột gỗ, hạt đất sét…

Các loại vật liệu composite

Dựa trên các đặc trưng của nền và cốt, vật liệu composite được chia thành nhiều loại khác nhau. Nhìn chung, mỗi loại sẽ có sự khác biệt nhất định như về kích thước hình học, tỷ lệ chiều dài, cấu tạo và bản chất.

Dựa theo bản chất của nền bao gồm 4 loại sau:

+ Composite nền chất dẻo

+ Composite nền kim loại.

+ Composite nền ceramic.

+ Composite nền hỗn hợp nhiều pha.

Dựa theo đặc điểm cấu trúc của cốt gồm có 3 loại chính:

+ Composite cốt hạt: Được chia thành hai nhóm nhỏ hơn đó là composite cốt hạt thô và composite cốt hạt mịn.

+ Composite cấu trúc: Gồm ba nhóm nhỏ hơn là cấu trúc tổ ong, cấu trúc lớp và cấu trúc tấm ba lớp.

+ Composite cốt sợi: Gồm hai nhóm nhỏ hơn là sợi gián đoạn và sợi liên tục. Trong sợi gián đoạn lại được phân thành sợi gián đoạn tự nhiên và sợi gián đoạn có hướng.

Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu composite

Gia công nhựa Composite bằng in 3D

Ưu điểm

Ngày nay, với những tính năng vượt trội cùng với nhiều ưu điểm tuyệt vời mà vật liệu composite được sử dụng rất rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực:

+ Vật liệu composite có thể thay đổi cấu trúc hình học, các thành phần và sự phân bố chúng. Do đó có thể thay đổi chúng theo độ bền mong muốn.

+ Vật liệu composite chịu được nhiệt độ cao, đòi hỏi khắt khe của kĩ thuật hiện đại.

+ Khối lượng riêng nhỏ, khối lượng nhẹ, độ cứng vững và uốn kéo tốt,độ bền cơ học cao.

+ Composite vật liệu có khả năng chống tia UV cao, chịu đựng thời tiết khắc nghiệt, cách điện và cách nhiệt tốt.

+ Composite còn có khả năng kháng ăn mòn cao và kháng hóa chất do đó không cần phải sơn phủ chống ăn mòn.

+ Quá trình gia công và chế tạo đơn giản, dễ tạo màu, tạo hình đồng thời composite cũng thay đổi và sửa chữa với chi phí thấp.

+ Tuổi thọ sử dụng vật liệu composite cực kỳ cao hơn nhiều so với kim loại hay gỗ khoảng từ 2 – 3 lần.

+ Tiết kiệm hơn khi sử dụng bởi giá thành vật liệu thường rẻ hơn nhiều so với gang, thép chỉ bằng 6-7 lần.

Nhược điểm

+ Khó tái sử dụng và tái chế khi hư hỏng.

+ Phức tạp trong quá trình phân tích hóa, cơ, lý tính của mẫu vật.

+ Chất lượng của vật liệu sẽ bị phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân.

Ứng dụng của vật liệu composite

Lọ hoa làm bằng nhựa composite

Ứng dụng vật liệu composite trong các lĩnh vực của đời sống

Hầu hết các lĩnh vực trong đời sống xã hội đều có sự hiện diện của vật liệu composite từ hàng không, hàng hải, giao thông, dân dụng,... Vì chúng có nhiều ưu điểm và sự thích nghi khá tốt với các môi trường, do đó ngày này được ưu tiên lựa chọn sử dụng nhiều.

Ứng dụng trong lĩnh vực hàng không, vũ trụ

Ứng dụng composite trong lĩnh vực hàng không

Ngày nay, hầu như các bộ phận của máy bay đều được sử dụng từ vật liệu composite như thân máy, cánh, bộ phận hướng dẫn,... Theo thống kê của hãng máy bay Boeing, 50% chiếc máy bay Boeing Dreamliner 787 sử dụng composite. 

Ứng dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải

Một số chi tiết của xe ô tô, xe gắn máy được thay thế bằng vật liệu composite để mang lại cho phương tiện được nhẹ hơn và độ bền cao hơn.

Ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất

Bồn chứa hóa chất bằng nhựa Composite

Composite được dùng làm bồn chứa dung dịch acid, ,dung dịch kiềm hoặc sử dụng làm ống dẫn hóa chất.

Ứng dụng trong ngành hàng hải

Composite được sử dụng để chế tạo vỏ tàu thuyền, ghe, thùng,...

Thuyền câu cá nhựa composite

Ứng dụng trong quốc phòng, an ninh

Composite được dùng để sản xuất các phương tiện chiến đấu như: tàu thuyền, máy bay tàu,… và các thiết bị phục vụ quân đội như bồn chứa hóa chất, bia tập bắn,... 

Ứng dụng vật liệu Composite trong thiết kế nội thất

Sử dụng composite để làm các sản phẩm ngoài trời

Sàn gỗ nhựa ngoài trời Composite

Vì vật liệu composite có khả năng chống ẩm mốc, chống thấm nước và chịu nhiệt tốt do đó thường được sử dụng để thiết kế các sản phẩm ngoài trời như bàn, ghế, chất liệu cho hồ bơi,...

Sử dụng composite làm sản phẩm trang trí

Sử dụng nhựa composite vào các sản phẩm trang trí nội thất

Các sản phẩm trang trí từ vật liệu composite rất được ưa chuộng bởi có hình dáng độc đáo, màu sắc nổi bật, ít bị phai màu và gia công dễ dàng. Những sản phẩm trang trí bao gồm tượng, bình hoa, giá đỡ,...

Composite có thể giả làm thành các vật liệu khác

Cửa nhựa Composite giả vân gỗ

Việc giả composite thành một số vật liệu khác như đá, kim loại, gỗ tự nhiên,... giúp ta có được vẻ đẹp bên ngoài của sản phẩm đó với những đặc tính nổi bật và bền chắc hơn. Có được điều này là do vật liệu composite có tính đa cấu trúc, tạo ra vẻ ngoài theo nhiều cách mong muốn, phong phú và đa dạng.

Tổng kết:  

Qua bài viết này đã phần nào giúp bạn biết được vật liệu composite là gì và những ưu điểm, ứng dụng của chúng để được lựa chọn sử dụng nhiều như bây giờ. Ngoài ra, nếu bạn còn câu hỏi nào khác liên quan đến vật liệu composite chưa được giải đáp, hãy liên hệ qua hotline hoặc bình luận bên dưới bài viết để được giải đáp ngay nhé!