Sản phẩm tiêu biểu

VẬT LIỆU COMPOSITE

  04/09/2017

VẬT LIỆU COMPOSITE

Vật liệu Composite (còn được gọi là vật liệu thành phần hoặc được gọi phổ biến là composite) là vật liệu được làm từ hai hoặc nhiều vật liệu cấu thành có đặc tính vật lý hoặc hoá học khác nhau đáng kể. Khi chúng kết hợp với nhau để sản xuất vật liệu mới có các đặc tính khác với các thành phần cấu thành.

Các thành phần riêng lẻ vẫn giữ được nét riêng biệt và khác biệt trong cấu trúc tổng sau khi kết hợp. Vật liệu mới có thể được ưa thích vì nhiều lý do: các ví dụ phổ biến bao gồm như vật liệu mạnh hơn, nhẹ hơn hoặc ít tốn kém hơn so với các vật liệu truyền thống. Gần đây, các nhà nghiên cứu cũng bắt đầu tích cực nâng cao tính năng của composite bằng việc thêm cảm biến,  chất kích hoạt vào vật liệu composite - được biết đến như là vật liệu thông minh (vật liệu robot)

PHÂN LOẠI

Các vật liệu composite tiêu biểu bao gồm:

- Vữa, bê tông

- Các loại nhựa gia cố, chẳng hạn như polymer gia cố bằng sợi

- Composite kim loại

- Composite từ gốm sứ (composite ceramic và matrices kim loại)

Các vật liệu tổng hợp thường được sử dụng cho viêc xây dựng các tòa nhà, cầu cống, và cấu trúc công trình như thân tàu, bể bơi, xe đua, quầy hàng tắm, bồn tắm, bồn chứa, đá granit giả và bồn rửa bằng đá cẩm thạch. Các ví dụ tiên tiến nhất thực hiện thường xuyên trên tàu vũ trụ và máy bay trong môi trường khắc nghiệt.

ỨNG DỤNG

1. Bê tông

Là hỗn hợp của xi măng và cốt liệu, tạo ra một vật liệu mạnh mẽ và mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi.

Bê tông là vật liệu tổng hợp nhân tạo phổ biến nhất và thường bao gồm các loại đá rời (cốt liệu) được giữ bằng ma trận xi măng. Bê tông là vật liệu không đắt tiền, và sẽ không bị nén hoặc vỡ tan ngay cả dưới lực nén khá lớn. Tuy nhiên, bê tông không thể chịu được tải kéo (cần thiết) (nghĩa là, nếu kéo dài nó sẽ nhanh chóng vỡ ra). Vì vậy, để cho bê tông khả năng chống lại sự kéo dài người ta thêm thanh thép vào cấu trúc bê tông để có thể chống lại lực kéo dài – gọi là bê tông cốt thép.

vật liệu composite - bê tông

2. Polyme sợi bền (FRPs)

Các loại polyme gia cường bằng sợi hoặc FRPs bao gồm polymer tăng cường đồ bền nhờ sợi cacbon hoặc CFRP, và plastic có lớp thủy tinh hoặc GRP. Nếu phân loại theo ma trận thì có các vật liệu nhựa nhiệt dẻo, chất dẻo sợi ngắn, chất dẻo sợi dài hoặc chất dẻo dẻo sợi dài. Có nhiều vật liệu composite nhiệt, bao gồm các tấm composit bằng giấy. Nhiều hệ thống ma trận polyme nhiệt đới tiên tiến thường kết hợp sợi aramid và sợi cacbon trong một ma trận nhựa epoxy.

polyme sợi bền

3. Vật liệu nhớ polymer

Vật liệu này có dạng nhớt, là các vật liệu tổng hợp hiệu suất cao, được chế tạo bằng cách gia cố chất xơ hoặc vải và tạo thành bộ đệm nhựa polymer như ma trận. Vì nhựa nhớ polyme nhớ hình dạng được sử dụng làm ma trận nên các hợp chất này có khả năng thao tác dễ dàng trong các cấu hình khác nhau khi chúng được nung nóng ở nhiệt độ hoạt hóa và sẽ có độ bền và độ cứng cao ở nhiệt độ thấp hơn. Chúng cũng có thể được nung lại và định hình lại liên tục mà không mất tính chất vật liệu của chúng. Các composit này rất lý tưởng cho các ứng dụng như cấu trúc nhẹ, cứng nhắc, có khả năng triển khai sản xuất nhanh; năng động và dễ ứng dụng, cạnh tranh.

4.  Siêu vật liệu composite

Là một loại vật liệu composite hiệu suất cao được thiết kế để thực hiện trong một thiết bị biến dạng cao và thường được sử dụng trong các hệ thống có khả năng triển khai, nơi mà sự uốn cong cấu trúc là thuận lợi. Mặc dù các hợp chất có độ bền cao thể hiện nhiều điểm giống nhau để tạo ra các polyme nhớ. Hiệu suất của chúng nói chung phụ thuộc vào cách bố trí sợi như trái ngược với nội dung nhựa của ma trận.

5. Composites sợi kim loại

Composites cũng có thể sử dụng các sợi kim loại làm tăng cường các kim loại khác, như trong vật liệu composite kim loại (MMC) hoặc composite ma trận gốm (CMC), bao gồm các loại xương (hydroxyapatite gia cố với các sợi collagen), gốm kim loại và bê tông. Composite ma trận gốm được chế tạo chủ yếu cho độ dẻo dẻo dai, chứ không phải cho sức mạnh độ cứng. Một loại vật liệu composite khác bao gồm composite vải dệt bao gồm các sợi laced theo chiều dọc và ngang. Vải dệt được linh hoạt như chúng ở dạng vải.

6. Composite hỗn hợp

Composite hỗn hợp ma trận hữu cơ/gốm bao gồm bê tông asphalt, bê tông polymer, nhựa đường lót, bánh lăn ướt, hỗn hợp nha khoa, bọt cú pháp và mẹ của ngọc trai. Bộ giáp Chobham là một loại giáp đặc biệt được sử dụng trong các ứng dụng quân sự. Composite hỗn hợp ma trận hữu cơ/gốm bao gồm bê tông asphalt, bê tông polymer, nhựa đường lót, bánh lăn ướt, hỗn hợp nha khoa, bọt cú pháp và bột ngọc trai. Bộ giáp Chobham là một loại giáp đặc biệt được sử dụng trong các ứng dụng quân sự.

7. Vật liệu composite bằng nhựa nhiệt dẻo

Ngoài ra, vật liệu composite bằng nhựa nhiệt dẻo có thể được pha chế với các loại bột kim loại đặc biệt, kết quả là các vật liệu có mật độ từ 2g/cm³ đến 11g/cm³ (cùng mật độ như chì). Tên phổ biến nhất cho loại vật liệu này là "hợp chất trọng lượng cao" (HGC), mặc dù "thay thế chì" cũng được sử dụng. Các vật liệu này có thể được sử dụng thay cho các vật liệu truyền thống như nhôm, thép không gỉ, đồng thau, đồng, đồng, chì, thậm chí cả vonfram trong cân, cân bằng (ví dụ, sửa đổi trọng tâm của một cây vợt quần vợt), giảm độ rung động, Và các ứng dụng che chắn bức xạ. Vật liệu composite mật độ cao là một lựa chọn kinh tế khi vật liệu nào đó bị coi là nguy hiểm và bị cấm (như chì) hoặc khi các chi phí hoạt động thứ cấp (như gia công, hoàn thiện, hoặc phủ) là một yếu tố.

7. Composite đa lớp

Composite loại này có hình dạng như dạng bánh sandwich, là loại vật liệu tổng hợp đặc biệt được chế tạo bằng cách gắn hai lớp da mỏng nhưng cứng lại thành lõi nhẹ nhưng dày. Vật liệu cốt lõi thường là vật liệu có độ bền thấp, nhưng độ dày của nó cao hơn cung cấp hỗn hợp bánh sandwich với độ cứng uốn cao với mật độ thấp tổng thể.

8. Gỗ, mùn gỗ

Gỗ là một hỗn hợp tự nhiên có chứa xenlulo trong một ma trận lignin và hemicellulose. Các loại gỗ có thiết kế bao gồm nhiều loại sản phẩm khác nhau như ván gỗ sợi, ván ép, ván sợi theo định hướng, nhựa composite bằng gỗ (sợi gỗ tái chế trong ma trận polyethylene), Pykrete (mùn cưa trong ma trận băng), giấy lụa hoặc Arborite, Formica (nhựa) và Micarta. Các vật liệu composite laminate khác, như Mallite, sử dụng lõi trung tâm của gỗ balsa, kết hợp với bề mặt của hợp kim nhẹ hoặc GRP. Chúng tạo ra các vật liệu cứng và trọng lượng thấp.

Hợp chất composite có hạt như vật liệu phụ được phân tán trong ma trận, có thể phi kim loại, chẳng hạn như thủy tinh, epoxy. Lốp ô tô là một ví dụ về hỗn hợp hạt. Ngoài ra dạng hợp chất khác của vật liệu composite còn được ứng dụng trong việc chế tạo các bánh mài kim loại trong công nghiệp gia công và xây dựng.

Tham khảo thêm Quá trình mài gia công 

Bình luận