Vật liệu composite và những điều cơ bản bạn nên biết

Vật liệu composite là gì, thành phần cấu tạo, ưu nhược điểm composite và ứng dụng như thế nào? Tại sao trong rất nhiều các loại vật composite lại luôn rất được ưa chuộng? Hãy cùng tìm hiểu tất cả thông tin qua bài viết The Tech chia sẻ sau đây nhé.

Vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite là một loại vật liệu được tạo ra bằng cách kết hợp hai hoặc nhiều loại vật liệu có tính chất và cấu trúc khác nhau để tạo ra một sản phẩm mới có những đặc tính tổng hợp hoặc cải thiện so với từng vật liệu gốc riêng lẻ

Xem sản phẩm: Kem thiếc hàn

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

Vật liệu cốt (vật liệu gia cường): Tiếng Anh là “Fiber.” Thành phần này giúp composite có những đặc điểm cơ lý tính cần thiết như sức mạnh và độ cứng. Có hai dạng chính của vật liệu cốt:

• Dạng cốt sợi (ngắn hoặc dài), chẳng hạn như sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi ceramic.
• Dạng cốt hạt, bao gồm hạt kim loại, hạt đất sét, bột đá, bột gỗ, và nhiều loại khác.

Vật liệu nền (tiếng Anh là “Matrix”): Đây là loại vật liệu pha có chức năng đảm bảo các thành phần cốt bên trong composite được liên kết với nhau để tạo ra tính nguyên khối và thống nhất cho composite. Vật liệu nền có thể là polymer (ví dụ như polyester, PE, PP, PVC, epoxy, cao su), kim loại nấu chảy, hoặc ceramic (như xi măng).

Ưu nhược điểm của vật liệu composite 

Ưu điểm

Tỉ trọng nhẹ: Composite thường rất nhẹ, giúp giảm trọng lượng của sản phẩm cuối cùng và tăng hiệu suất năng lượng trong nhiều ứng dụng, như trong công nghiệp hàng không và ô tô.

Độ cứng và độ bền cao: Có khả năng cung cấp độ cứng và độ bền vượt trội so với nhiều vật liệu khác, bao gồm kim loại và nhựa.

Khả năng chống ăn mòn và hóa chất: Composite thường có khả năng chống ăn mòn và ổn định hóa chất tốt, làm cho chúng phù hợp cho các môi trường khắc nghiệt.

Tính cách âm và cách nhiệt tốt: Có khả năng cách âm và cách nhiệt, làm cho chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và sản xuất ô tô.

Tính đàn hồi cao: Composite thường giữ được độ đàn hồi và khả năng trở lại hình dạng ban đầu sau khi chịu tải trọng hoặc biến dạng.

Điều chỉnh đặc tính cơ học: Có thể điều chỉnh các đặc tính cơ học của vật liệu bằng cách thay đổi loại và lượng của sợi cường hóa và ma trận.

Khả năng tùy chỉnh màu sắc và bề mặt: Có thể tùy chỉnh màu sắc và bề mặt của vật liệu composite để đáp ứng yêu cầu thiết kế và thị trường.

Xem sản phẩm: Dây thiếc hàn

Nhược điểm

Giá thành cao: Quy trình sản xuất composite thường phức tạp và đòi hỏi công nghệ cao, làm tăng chi phí sản xuất so với một số vật liệu khác.

Độ bền bị giảm khi chịu nhiệt độ cao: Một số loại composite có thể mất độ bền khi chịu nhiệt độ cao, đặc biệt là trong môi trường nhiệt độ cao và áp lực.

Khả năng dẫn điện thấp: Một số composite có khả năng dẫn điện thấp, điều này có thể là một hạn chế trong một số ứng dụng cần tính dẫn điện.

Khó phục hồi khi bị hư hại nặng: Trong một số trường hợp, khi composite bị hư hại nặng, việc phục hồi có thể khó khăn hơn so với việc sửa chữa các vật liệu khác.

Khả năng tái chế hạn chế: Một số composite có khả năng tái chế hạn chế, tùy thuộc vào loại và cấu trúc của chúng.

Yêu cầu kỹ thuật cao cho quá trình sản xuất: Quy trình sản xuất composite đòi hỏi kiến thức và kỹ năng kỹ thuật cao, làm tăng độ khó khăn trong việc sản xuất hàng loạt.

Một số vật liệu composite phổ biến hiện nay

Có nhiều loại vật liệu composite phổ biến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số vật liệu composite phổ biến hiện nay:

Composite sợi thủy tinh (GFRP): Sử dụng sợi thủy tinh như làm cốt và polyester hoặc epoxy làm ma trận. Được sử dụng trong sản xuất ô tô, đồ gia dụng, tàu thuyền, và các ứng dụng xây dựng.

Composite sợi cacbon (CFRP): Sử dụng sợi cacbon làm cốt và epoxy làm ma trận. Có trọng lượng nhẹ, độ cứng và độ bền cao, thường được sử dụng trong hàng không, ô tô thể thao, và ngành sản xuất công nghiệp.

Composite sợi aramid (AFRP): Sử dụng sợi aramid (như Kevlar) làm cốt và polymer làm ma trận. Có tính chống cháy và độ cứng tốt, thường được sử dụng trong áo chống đạn, vật liệu chống cháy, và các ứng dụng an ninh.

Composite sợi tổng hợp (NFRP): Sử dụng sợi tổng hợp như polyethylene, polypropylene làm cốt và polymer như PE, PP làm ma trận. Có ưu điểm về giá thành và độ cách âm, được sử dụng trong xây dựng và nội thất

Composite sợi hỗn hợp: Sự kết hợp của nhiều loại sợi cốt khác nhau với ma trận polymer, mang lại các đặc tính kết hợp từ các loại sợi khác nhau. Được sử dụng trong nhiều ứng dụng như xây dựng, hàng không, và thể thao.

Composite gốc gạch và xi măng: Sử dụng sợi thủy tinh hoặc sợi cacbon kết hợp với xi măng. Được ứng dụng trong xây dựng cầu, đường sắt, và cảng biển để tăng độ bền và khả năng chống chịu của cấu trúc.

Composite gỗ nhựa (WPC): Sử dụng sợi gỗ hoặc bột gỗ kết hợp với polymer như PVC để tạo ra vật liệu dạng gỗ nhưng có độ bền và độ ổn định tốt hơn. Thường được sử dụng trong lĩnh vực nội thất và ngoại thất.

Ứng dụng của vật liệu composite

Vật liệu composite có nhiều ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau do sự kết hợp của các đặc tính vững chắc, nhẹ và linh hoạt. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của vật liệu composite:

Ngành hàng không và không gian: Sử dụng composite sợi cacbon và sợi thủy tinh để làm cấu trúc máy bay, vòm cánh, và các bộ phận khác. Vật liệu composite giúp giảm trọng lượng và tăng hiệu suất năng lượng.

Ô tô: Composite sợi thủy tinh và sợi cacbon được sử dụng trong sản xuất ô tô để giảm trọng lượng, tăng hiệu suất nhiên liệu và đảm bảo tính an toàn.

Xem sản phẩm: Thiếc thanh

Ngành hàng hải: Composite được sử dụng trong sản xuất tàu thủy, thuyền kayak, và các sản phẩm liên quan vì khả năng chống ăn mòn và trọng lượng nhẹ.

Ngành xây dựng: Composite thường được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng như cầu, cột, và tấm vách nhờ vào khả năng chống thời tiết và độ bền cao.

Thể thao và giải trí: Composite là vật liệu phổ biến trong sản xuất các sản phẩm thể thao như gậy golf, vợt tennis, và trượt tuyết. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất đồng hồ, đồ trang sức, và đồ dùng cá nhân.

Năng lượng tái tạo: Composite thường được sử dụng trong sản xuất cánh đối gió, cột đèn mặt trời, và các thành phần của các hệ thống năng lượng tái tạo khác.

Ngành y tế: Vật liệu composite có thể được sử dụng trong việc sản xuất thiết bị y tế như bàn làm việc phẫu thuật, ghế nha khoa, và các bộ phận của thiết bị y tế.

Ngành nông nghiệp: Composite có thể được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm như thùng chứa hóa chất, đồng hồ nước, và các bộ phận cơ bản trong ngành nông nghiệp.

Công nghiệp năng lượng: Composite có thể được sử dụng trong sản xuất ống dẫn dầu, cột chống cháy, và các thành phần của cơ sở hạ tầng năng lượng.

Điện tử: Composite thường được sử dụng trong sản xuất vỏ của các sản phẩm điện tử như laptop, điện thoại di động, và thiết bị công nghiệp khác.

Những thông tin trên về đặc tính và ưu điểm của vật liệu composite sẽ chắc chắn mang lại nhiều lợi ích, giúp bạn đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng trong công việc. Mọi nhu cầu về linh kiện điện tử, vật liệu hàn… hãy liên hệ với The Tech để được tư vấn thêm nhé!