Composite, còn được biết đến với tên gọi vật liệu composite hoặc nhựa composite, là một loại vật liệu mà con người đã ứng dụng để sản xuất nhiều sản phẩm phục vụ nhu cầu và cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, ít người hiểu rõ về đặc tính và thông tin chi tiết về Composite, bao gồm thành phần cấu tạo, hình dáng, và chi phí sản xuất của chúng. Qua bài viết này, chúng ta sẽ cùng với NAACO khám phá sâu hơn về loại vật liệu này.
Composite là gì?
Composite là kết hợp của hai hoặc ba loại vật liệu, bao gồm vật liệu kim loại, vật liệu polyme (một loại vật liệu hữu cơ), và vật liệu ceramic (vật liệu vô cơ). Bằng cách kết hợp những đặc tính tích cực từ các thành phần này, mục tiêu là tạo ra một vật liệu mới với những tính chất vượt trội so với các vật liệu ban đầu.
Cấu tạo, thành phần và tính chất của vật liệu composite
Cấu tạo của composite
Vật liệu composite được tạo thành từ hai thành phần chính là chất nền và chất cốt. Trong quá trình sản xuất, người ta liên tục kết hợp chất nền và chất cốt để tạo ra vật liệu composite.
Chất nền trong composite đảm nhận vai trò của việc tạo liên kết, bọc lấy chất cốt. Chất nền có trách nhiệm định hình và bảo vệ khối vật liệu composite. Nó hoạt động như một lớp vỏ bảo vệ, giúp chống lại ảnh hưởng từ môi trường và giữ cho chất cốt an toàn. Chất cốt cũng được biết đến dưới cái tên khác là vật liệu gia cường.
Thành phần cấu tạo vật liệu composite
Khác với các vật liệu truyền thống, người ta tận dụng sự kết hợp giữa hai loại vật liệu cơ bản là nền và cốt để tạo ra một vật liệu hoàn toàn mới. Quá trình này nhằm lọc những ưu điểm của các vật liệu khác nhau để tạo ra vật liệu composite. Do đó, vật liệu composite thường có độ bền cao hơn, được sử dụng như một lựa chọn thay thế với mục tiêu tiết kiệm chi phí và mang lại nhiều tùy chọn hơn về hình dáng và màu sắc.
Tỷ lệ, hình dáng, kích thước và phân bố của nền và cốt được xác định trước theo thiết kế. Các tính chất của từng thành phần được tổ hợp để tạo ra các tính chất chung của vật liệu composite. Tuy nhiên, điều này không đơn giản là việc cộng hưởng của tất cả các tính chất khi chúng độc lập, mà chủ yếu là qua việc lựa chọn những tính chất tốt và kết hợp chúng. Vật liệu composite không hòa tan với nhau do sự phân chia rõ ràng giữa các pha và thường có sự khác biệt về tính chất cơ bản.
Tính chất của vật liệu composite
Vật liệu composite thể hiện những đặc điểm chung của các thành phần tạo nên nó:
-
Tính ứng dụng vượt trội: Vượt trội hơn so với các vật liệu như kim loại, gỗ, gốm, v.v.
-
Khối lượng riêng nhẹ: Nhẹ hơn so với các vật liệu truyền thống.
-
Độ bền cao: Xuất trình độ bền cao hơn.
-
Khả năng chống ăn mòn: Tồn tại được trong môi trường khắc nghiệt, ít bị ăn mòn ngay cả khi không sử dụng sơn bảo quản.
-
Cách điện và cách nhiệt tốt: Có khả năng cách điện và cách nhiệt tốt.
-
Quá trình chế tạo đơn giản và nhanh chóng: Chế tạo đơn giản và thường nhanh hơn so với các vật liệu khác.
-
Giá thành phải chăng: Cung cấp một giải pháp có giá thành hợp lý.
Phân loại vật liệu composite
Vật liệu composite được phân loại dựa vào bản chất của nền và cốt, tức là tùy thuộc vào đặc điểm của các pha như sau:
Phân loại dựa theo bản chất của nền
-
Vật liệu composite nền hữu cơ
-
Vật liệu composite nền kim loại
-
Vật liệu composite tổng hợp nền khoáng chất
Phân loại dựa trên đặc điểm cấu trúc của cốt
Dựa vào cấu trúc của cốt, vật liệu composite được chia thành ba loại: composite cốt hạt, composite cốt sợi, composite cấu trúc. Sự khác biệt giữa composite cốt hạt và composite cốt sợi nằm ở kích thước hình học.
-
Composite cốt hạt: Bao gồm composite cốt hạt thô và composite cốt hạt mịn.
-
Composite cốt sợi: Chia thành hai nhóm: sợi liên tục và sợi gián đoạn, với sợi gián đoạn được phân thành sợi gián đoạn ngẫu nhiên và sợi gián đoạn có hướng.
-
Composite cấu trúc: Dạng sợi tấm với lớp vật liệu đồng nhất và một số composite khác. Composite cấu trúc được phân thành ba nhóm: cấu trúc lớp, cấu trúc tấm ba lớp và cấu trúc tổ ong.
Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu composite
Ưu điểm của vật liệu composite
Độ bền là đặc tính nổi bật của vật liệu composite, vượt trội so với các vật liệu thông thường. Thậm chí trong môi trường khắc nghiệt, vật liệu composite không chỉ có khả năng chống ăn mòn mà còn không yêu cầu lớp sơn bảo quản, đồng thời duy trì độ bền dưới tác động của axit và bazơ.
Một điều tiếp theo cần quan tâm là giá thành của vật liệu composite. Mặc dù có những ưu điểm về hữu ích và độ bền, giá thành của vật liệu composite lại thấp hơn so với gang và thép. Sự hiệu quả về giá cả khiến cho vật liệu composite trở thành sự lựa chọn tốt cho người mua.
Về trọng lượng, vật liệu composite vượt trội so với các vật liệu như gang và thép, không chỉ nhẹ nhàng mà còn dễ mang vác. Việc di chuyển và vận chuyển trở nên đơn giản, mang lại lợi ích cho quá trình xây dựng cũng như cho công nhân trong việc vận chuyển và mang vác.
Trên thị trường hiện nay, với sự quan tâm ngày càng tăng đối với thẩm mỹ, vật liệu composite còn được đánh giá cao với sự đa dạng về màu sắc và hình dáng, đáp ứng đầy đủ nhu cầu của mọi người.
Nhược điểm của vật liệu composite
Trái ngược với khả năng tái chế của gang, thép, hoặc nhựa, vật liệu composite không thể tái chế. Điểm yếu của nó là khả năng sử dụng lại hạn chế, dẫn đến tình trạng rác thải composite tích tụ nhiều trong môi trường và tạo ra ô nhiễm, trừ khi có biện pháp xử lý thải một cách triệt để.
Ứng dụng của vật liệu composite
Chắc chắn rằng trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đã gặp nhiều sản phẩm được làm từ vật liệu composite. Điều này bao gồm các sản phẩm như tủ lạnh, điều hòa, tivi, máy giặt, thùng rác, mũ bảo hiểm, đồng hồ và nhiều sản phẩm khác. Sự sử dụng rộng rãi của vật liệu composite chứng minh tính ứng dụng linh hoạt của nó, không chỉ trong cuộc sống hàng ngày mà còn trong ngành sản xuất đồ gia dụng.
Mặc dù vật liệu composite có giá thành thấp, nhưng điều này không đồng nghĩa với chất lượng kém. Nó là một loại vật liệu cao cấp được nghiên cứu tổng hợp từ các vật liệu, mà bản chất của những vật liệu này đã mang lại các tính chất xuất sắc. Do đó, đây là một loại vật liệu có khả năng làm hài lòng cả người tiêu dùng và những người sản xuất.
Vật liệu composite được ứng dụng trong sản xuất đồ gia dụng để đáp ứng nhu cầu của con người, bởi nó có thể dễ dàng điều chỉnh theo sở thích của người tiêu dùng về cả thẩm mỹ và chất lượng sản phẩm. Được biết đến với độ cứng, độ bền cao, tính đàn hồi tốt, nhẹ, khả năng cách điện và truyền nhiệt kém, cùng khả năng thay đổi hình dáng và màu sắc theo mong muốn, vật liệu composite đặc biệt bền trong môi trường khắc nghiệt.
Ngoài việc sử dụng trong sản xuất đồ gia dụng, vật liệu composite còn được ứng dụng trong sản xuất vật tư y tế, chế tạo linh kiện và phụ tùng xe. Trong ngành chế tạo máy bay, vật liệu composite đóng một vai trò quan trọng do ưu điểm vượt trội của nó. Trong lĩnh vực y tế, nó giúp tiết kiệm chi phí cho các thiết bị y tế một lần sử dụng. Với những thiết bị như máy móc và bình chứa hóa chất, nó đáp ứng được yêu cầu về độ bền, khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn.
Trong ngành sản xuất xe máy và ô tô, vật liệu composite chơi một vai trò quan trọng trong việc làm giảm trọng lượng của các linh kiện như vỏ xe và thùng xe, đồng thời vẫn duy trì độ bền.
