Composite là vật liệu tổng hợp mang nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với vật liệu truyền thống. Trong lĩnh vực xây dựng, lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, các kỹ sư ưu tiên sử dụng vật liệu này vì có độ bền cao, khả năng chống chịu tốt. Hãy cùng Nhôm Kính Hiền Vinh tìm hiểu chi tiết hơn về chất liệu composite là gì ở bài viết sau.
Vật liệu composite là gì?
Vật liệu composite (hay vật liệu compozit) là một loại vật liệu được tạo thành từ sự kết hợp của hai hay nhiều loại vật liệu khác nhau, với mục đích tạo ra một vật liệu mới có đặc tính vượt trội hơn so với các vật liệu làm từ 1 thành phần riêng lẻ. Trong cấu tạo của vật liệu composite, có hai thành phần chính là vật liệu cốt (reinforcement) và vật liệu nền (matrix).
Vật liệu tổng hợp composite được tạo nên từ 2 hay nhiều chất liệu khác nhau
Ví dụ về vật liệu compozit:
- Sự kết hợp của chất liệu nhựa Polyester với sợi thủy tinh mang nên chất liệu vừa cứng vừa bền và có tính kháng hóa.
- Nhựa PVC kết hợp với chất nền là gỗ thì sẽ mang đến vật liệu bền, chống nước, chống mối mọt, cong vênh.
Cấu tạo và đặc tính nổi bật của chất liệu composite
Để giúp bạn hiểu rõ hơn về chất liệu composite là gì, dưới đây là các thông tin chi tiết về cấu tạo, đặc tính của composite.
Cấu tạo của composite
Vật liệu composite được cấu thành từ 2 bộ phận chính bao gồm:
- Vật liệu cốt (reinforcement): Đây là thành phần cấu tạo nên khung chịu lực của vật liệu composite. Vật liệu cốt thường có độ cứng và độ bền cao, đóng vai trò chịu đựng các lực tác dụng lên vật liệu. Các loại vật liệu cốt phổ biến bao gồm sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi aramid, sợi boron, và các loại vật liệu tấm như gỗ ép, nhôm,...
- Vật liệu nền (matrix): Đây là thành phần liên kết và bảo vệ các vật liệu cốt. Vật liệu nền thường là các loại nhựa đường, nhựa epoxy, nhôm, magiê,... có khả năng chảy tốt để bao bọc và liên kết các sợi cốt với nhau.
Composite được sản xuất theo công nghệ hiện đại, được cấu thành từ 2 thành phần chính
Trong quá trình sản xuất, vật liệu cốt được sắp xếp theo định hướng nhất định và sau đó được nhúng vào vật liệu nền để tạo thành một khối liền khối. Sự kết hợp giữa vật liệu cốt và vật liệu nền tạo nên các đặc tính vượt trội của vật liệu composite.
Đặc tính của composite là gì?
Dưới đây là những đặc tính nổi bật của composite có thể bạn chưa biết:
- Composite thường có tỷ trọng thấp hơn so với kim loại nhưng lại có độ cứng và độ bền cơ học cao, khả năng chịu va đập, uốn, kéo tốt.
- Nhờ cấu trúc đặc biệt, composite có khả năng chịu được tải trọng cao, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền bỉ như trong ngành hàng không, vũ trụ, xây dựng,...
- Composite có khả năng chống lại sự ăn mòn của hóa chất, axit, dung môi tốt hơn so với kim loại.
- Một số loại composite có khả năng cách điện tốt, được sử dụng trong các ứng dụng điện và điện tử.
Đặc tính của composite là nhẹ, bền, chống chịu tốt
Công nghệ sản xuất composite
Công nghệ sản xuất vật liệu composite khá đa dạng, tuỳ thuộc vào loại vật liệu cốt, vật liệu nền và sản phẩm cuối cùng. Dưới đây là một số công nghệ sản xuất phổ biến được áp dụng:
- Công nghệ đúc áp suất (Compression Molding): Vật liệu cốt và vật liệu nền được đặt vào khuôn và sau đó áp lực và nhiệt độ cao được áp dụng để định hình sản phẩm.
- Công nghệ đúc chân không (Vacuum Bag Molding): Vật liệu cốt và vật liệu nền được đặt vào khuôn và sau đó áp dụng chân không để loại bỏ không khí và định hình sản phẩm.
- Công nghệ đùn ép (Pultrusion): Vật liệu cốt được kéo qua một lò nung và vật liệu nền được đúc vào để tạo thành các sản phẩm hình dạng dài như thanh, ống,...
- Công nghệ quay tròn (Filament Winding): Vật liệu cốt dạng sợi được quấn quanh một trục quay và vật liệu nền được đúc vào để tạo thành các sản phẩm hình trụ như ống, bình áp lực,...
Để chế tạo nên vật liệu composite cần trải qua nhiều công đoạn phức tạp
Các công nghệ sản xuất composite đều nhằm mục đích tạo ra các sản phẩm với độ chính xác cao, đồng thời đảm bảo tính đồng nhất và đặc tính cơ học ổn định của vật liệu composite.
Ưu và nhược điểm của composite là gì?
Ngày nay, bạn dễ dàng bắt gặp vật liệu composite tại các công trình bởi vật liệu này mang đến rất nhiều ưu điểm vượt trội nhưng đồng thời cùng tồn tại một số điểm hạn chế.
Ưu điểm của vật liệu composite
Vật liệu composite mang lại nhiều lợi ích so với các vật liệu truyền thống khác, bao gồm:
- Độ bền cao: Vật liệu composite có độ bền kéo và độ bền uốn cao, giúp tăng tuổi thọ và độ an toàn cho sản phẩm.
- Khối lượng nhẹ: Vật liệu composite thường có khối lượng nhẹ hơn kim loại, giúp giảm trọng lượng của sản phẩm và tiết kiệm năng lượng vận chuyển.
- Đa dạng về thiết kế: Với khả năng định hình linh hoạt, vật liệu composite có thể dùng để chế tạo nên nhiều sản phẩm với hình dạng khác nhau.
- Chống ăn mòn: Vật liệu composite có khả năng chống ăn mòn, chống hóa chất và chịu được môi trường khắc nghiệt.
- Tính cách điện tốt: Một số loại vật liệu composite có tính cách điện tốt, phù hợp cho các ứng dụng trong ngành điện tử.
- Tính thẩm mỹ cao: Sản phẩm được sản xuất thành nhiều màu sắc khác nhau, đảm bảo bền mai, không bị phai màu theo thời gian.
- Bảo dưỡng đơn giản: Khi sử dụng vật liệu này, bạn không cần dùng lớp sơn phủ để bảo quản, chỉ cần dùng khăn mềm lau nhẹ.
Vật liệu composite được đánh giá cao về độ bền, khả năng chống chịu tốt
Nhược điểm của composite
Tuy nhiều ưu điểm, nhưng vật liệu composite cũng có một số nhược điểm cần được lưu ý:
- Chi phí sản xuất cao: Việc sản xuất vật liệu composite đòi hỏi công nghệ và kỹ thuật cao, dẫn đến chi phí sản xuất cao hơn so với các vật liệu truyền thống.
- Khó tái chế: Việc tái chế vật liệu composite không đơn giản như các vật liệu khác do quá trình liên kết giữa vật liệu cốt và vật liệu nền.
Việc đánh giá cẩn thận ưu và nhược điểm của vật liệu composite sẽ giúp lựa chọn và áp dụng chúng vào các ứng dụng một cách hiệu quả.
Các loại vật liệu composite được ứng dụng phổ biến hiện nay
Hiện nay, có nhiều loại vật liệu composite phổ biến được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:
- Composite sợi thủy tinh (Glass Fiber Composite): Sử dụng sợi thủy tinh làm vật liệu cốt, kết hợp với nhựa polyester, epoxy để tạo ra các sản phẩm như thùng đựng, tấm lợp,...
Composite sợi thủy tinh là loại vật liệu tổng hợp được sử dụng nhiều nhất hiện nay
- Composite sợi carbon (Carbon Fiber Composite): Sử dụng sợi carbon làm vật liệu cốt, kết hợp với nhựa epoxy để tạo ra các sản phẩm như xe đạp, ô tô đua, máy bay,...
- Composite sợi aramid (Aramid Fiber Composite): Sử dụng sợi aramid làm vật liệu cốt, kết hợp với nhựa epoxy để tạo ra các sản phẩm như găng tay chống cắt, gile bảo hộ,...
- Composite gỗ nhựa (Wood Plastic Composite - WPC): Sử dụng bột gỗ và nhựa PVC làm thành phần chính để tạo ra vật liệu thân thiện với môi trường, thường được sử dụng trong làm đồ nội thất, sàn nhà ngoại thất,...
Composite gỗ nhựa thường được sử dụng để làm độ nội thất
Một số sản phẩm phổ biến được làm từ vật liệu composite
Vật liệu composite được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và sản xuất ra nhiều sản phẩm phổ biến, bao gồm:
- Xe đạp và xe đua: Khung xe đạp và xe đua thường được làm từ composite sợi carbon để giảm trọng lượng và tăng độ cứng.
- Thuyền và tàu: Thuyền và tàu thường sử dụng composite sợi thủy tinh hoặc sợi carbon để tăng độ bền và chống ăn mòn.
- Máy bay và tàu vũ trụ: Các bộ phận của máy bay và tàu vũ trụ thường được làm từ composite sợi carbon để giảm trọng lượng và tăng hiệu suất bay.
- Thùng đựng và bảo hộ: Các thùng đựng hàng hóa, gile bảo hộ, găng tay chống cắt,... thường được làm từ composite để đảm bảo độ bền và an toàn.
- Vỏ bọc bồn nước, ống dẫn nước: Vật liệu có khả năng chống thấm, chống ăn mòn nên giúp đảm bảo độ an toàn cho nguồn nước.
Dùng vật liệu composite để làm bồn nước
Bài viết trên đây của Nhôm Kính Hiền Vinh đã phân tích chi tiết vật liệu composite là gì. Đây được xem là nguồn vật liệu tiên tiến với nhiều ưu điểm vượt trội. Nếu bạn đang có nhu cầu tìm hiểu và mua các sản phẩm làm từ vật liệu composite thì đừng ngần ngại liên hệ với Nhôm Kính Hiền Vinh để được tư vấn sản phẩm phù hợp với nhu cầu.
