THUYẾT TRÌNH VẬT LIỆU COMPOSITE

THUYẾT TRÌNH VẬT LIỆU COMPOSITE | Công Nghệ lớp 11

VẬT LIỆU COMPOZÍT - COMPOSITE

Định nghĩa:

là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên vật liệu mới có tính chất ưu việt và bền hơn hẳn so với các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ.

Thành phần:

Vật liệu composite bao gồm có vật liệu nền và cốt.

Vật liệu nền đảm bảo việc liên kết các cốt lại với nhau, tạo cho vật liệu gồm nhiều thành phần có tính nguyên khối, liên tục, đảm bảo cho composite độ bền nhiệt, bền hoá và khả năng chịu đựng khi vật liệu có khuyết tật. Vật liệu nền của composite có thể là polyme, các kim loại và hợp kim, gốm hoặc các bon.
Vật liệu cốt đảm bảo cho composite có các mođun đàn hồi và độ bền cơ học cao. Các cốt của composite có thể là các hạt ngắn, bột, hoặc các sợi cốt như sơi thuỷ tinh, sợi polyme, sợi gốm, sợi kim loại và sợi các bon,…, nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt: sợi Kermel, sợi Nomex, sợi Kynol, sợi Apyeil. Các nhóm sợi khác ít phổ biến hơn: sợi gốc thực vật (gỗ, xenlulô): giấy, sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa,...; sợi gốc khoáng chất: sợi Amiăng, sợi Silic,...; sợi nhựa tổng hợp: sợi polyeste (tergal, dacron, térylène,..), sợi polyamit,...; sợi kim loại: thép, đồng, nhôm,...

Dựa theo cấu trúc hình học của cốt, về mặt cơ học có thể phân chia composite theo cấu trúc cốt ra làm 3 loại chính:

· Composite phân lớp ( gồm nhiều lớp được liên kết lại với nhau).

·  Composite với các hạt độn ( bột độn), hoặc các sợi ngắn phân tán.

· Composite có cấu trúc sợi không gian nD ( các sợi độn song song với n phương trong không gian). 1D là composite có cốt sợi đồng phương.

Về mặt công nghệ, người ta phân loại composite theo tính chất của vật liệu nền:

·        Composite nền polyme

·        Composite nền gốm

·        Composite nền kim loại và các hợp kim

·        Composite cacbon-cacbon ( cả nền và cốt sợi đều là cácbon)

Tính chất: Trong điều kiện sử dụng các vật liệu đúng tiêu chuẩn thì vật liệu composite có những ưu điểm chủ yếu sau:

+ Ưu điểm:

Khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học cao, độ cứng vững và uốn kéo tốt.
Khả năng chịu đựng thời tiết, chống lão hóa, chống tia UV cao, cách điện và cách nhiệt tốt.
Khả năng kháng hóa chất và kháng ăn mòn cao, không gây tốn kém trong bảo quản, không cần phải sơn phủ chống ăn mòn.
Gia công và chế tạo đơn giản, dễ tạo hình, tạo màu, thay đổi và sửa chữa, chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất và chi phí bảo dưỡng thấp.
Tuổi thọ sử dụng cao (thời gian sử dụng dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3 lần).

Ưu điểm lớn nhất của composite là có thể thay đổi cấu trúc hình học, sự phân bố và các vật liệu thành phần để tạo ra một vật liệu mới có độ bền theo mong muốn. Rất nhiều đòi hỏi khắt khe của kỹ thuật hiện đại ( như nhẹ, lại chịu được nhiệt lên đến 3000^oC,…) chỉ có composite mới đáp ứng nổi, vì vậy, vật liệu composite giữ vai trò then chốt trong cuộc cách mạng về vật liệu mới.

· + Nhược điểm:

Khó tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trình sản xuất.
Giá thành nguyên liệu thô tương đối cao, phương pháp gia công tốn thời gian.
Phức tạp trong phân tích cơ, lý, hóa tính của mẫu vật.
Chất lượng vật liệu bị phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân.

Ứng dụng:

Trong giao thông vận tải: Thay thế các loại sắt, gỗ, ván... VD: càng, thùng trần của các loại xe oto, một số chi tiết của xe môtô.
Trong hàng hải: Làm ghe, thuyền, thùng, tàu...
Trong ngành hàng không: Thay thế vật liệu sắt, nhôm... trong máy bay dân dụng, quân sự
Trong quân đội: Những phương tiện chiến đấu: tàu, cano, máy bay, phi thuyền... Dụng cụ, phương tiện phục vụ cho việc sản xuất nghiên cứu trong quân đội như: bồn chứa nước hoặc hóa chất, khay trồng rau, bia tập bắn....
Trong công nghiệp hóa chất: Bồn chứa dung dịch acid (thay gelcoat bằng epoxy hoặc nhựa vinyleste). Bồn chứa dung dịch kiềm (thay gelcoat bằng epoxy)
Trong dân dụng: Sản phẩm trong sơn mài: bình, tô, chén, đũa...; Sản phẩm trang trí nội thất: khung hình, phù điêu, nẹp hình, vách ngăn...; Bàn ghế, tủ giả đá, khay, thùng, bồn, đường ống dẫn nước...