Chắc bạn đã từng nghe composite là loại vật liệu của tương lai bởi vì nó phối hợp rất nhiều tri thức khoa học kỹ thuật tiến bộ ở trong đó.

Tuy nhiên composite cũng đều có mặt từ rất mất thời gian trước kia từ lúc con người mở màn xây dựng ra những dự án công trình để ở và sinh hoạt.

Vậy composite là gì?

Nội dung bài viết này sẽ trả lời cụ thể cho bạn tất tần tật về vật liệu composite.

Vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite (hay còn mang tên gọi khác là composite, vật liệu compozit, vật liệu tổng hợp) là loại nguyên vật liệu được tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu có tính chất vật lý và hóa học khác nhau, loại vật liệu này sẽ mang tính chất và những công dụng vượt trội hơn nhiều so với những vật liệu thuở đầu.

Những vật liệu tổng hợp đã được con người sử dụng từ rất mất thời gian trước kia. Khi con người biết trộn những viên sỏi nhỏ vào đất để làm gạch. Hay trộn bùn với rơm băm nhỏ để làm vách nhà,… Có thể bạn không để ý nhưng bê tông đó là loại vật liệu composite và chúng cực kỳ phổ quát.

Dù đã xuất hiện từ lâu nhưng ngành khoa học về vật liệu composite mới chỉ hình thành khi xuất hiện công nghệ chế tạo tên lửa (Mỹ) vào trong thời gian 1950. Từ đó đến nay khoa học công nghệ của loại vật liệu này đã phát triển trên toàn thế giới với tên gọi “vật liệu composite”.

Video 1:47s phía bên dưới sẽ giảng giải cực kỳ trực quan cho bạn:

Có thể bạn muốn biết: Mác thép là gì? Phân loại, tiêu chuẩn và mọi thứ bạn cần phải biết a-z

Cấu trúc và đặc tính của composite

Cấu trúc của composite

Vật liệu composite thường 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 cấp thiết như sức mạnh và độ cứng. Về cơ bản, có hai kiểu vật liệu cốt là dạng cốt sợi (ngắn hoặc dài) như sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi acramic… và dạng cốt hạt như hạt kim loại, hạt đất sét, bột đá bột gỗ…
• 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 nhằm tạo ra tính nguyên khối và thống nhất cho composite. Vật liệu nền có thể là polymer (polyester, PE, PP, PVC, Epoxy, cao su thiên nhiên…), kim loại nấu chảy, ceramic (xi-măng…).

Xem thêm về các loại vật liệu cốt như sợi thủy tinh và sợi cacbon ở cả 2 video ngắn (không đến 5 phút) nhưng cực kỳ quyến rũ phía bên dưới:

Có thể bạn muốn biết: Tiêu chuẩn ASTM là gì? Tầm quan trọng trong ngành công nghiệp vật liệu

Đặc tính của composite

Đặc tính vật liệu cốt

• Đóng vai trò là vấn đề chịu ứng suất tập trung.
• Tính kháng hóa chất môi trường xung quanh và nhiệt độ.
• Phân tán tốt vào vật liệu nền.
• Tiện lợi cho quá trình gia công.
• Truyền nhiệt và giải nhiệt tốt.
• Thân thiện với môi trường xung quanh.

Đặc tính vật liệu nền

• Là chất kết dính và tạo môi trường xung quanh phân tán.
• Truyền ứng suất sang pha gia cường khi có ngoại lực tác dụng.
• Bảo vệ vật liệu cốt không bị hư hỏng do tiến công của môi trường xung quanh.
• Bền dẻo dai (chống lại sự phát triển của vết nứt).
• Ngoài ra còn đóng góp các tính chất cấp thiết khác ví như: cách điện, độ dẻo dai, sắc tố…

Nhựa liệu có phải là composite hay là không?

Đây là khái niệm dễ bị nhầm lẫn. Có nhiều loại nhựa tổng hợp là vật liệu composite nhưng không phải mọi loại nhựa (plastic) đều là vật liệu composite.

Trên thực tế, hồ hết các loại nhựa (plastic) – loại được sử dụng để làm đồ chơi, chai nước uống và những vật dụng thân thuộc khác – không phải là vật liệu composite. Chúng là nhựa thuần chất.

Nhựa polyme (ví như polyester, vinyl ester, epoxy hoặc phenolic) cũng thường chỉ là nhựa không phải composite.

Có những loại vật liệu composite phổ quát nào hiện nay?

Một số vật liệu composite phổ quát hiện nay gồm có:

• Gốm composite (Ceramic composite): Gốm được trải ra trong một ma trận gốm. Chúng tốt hơn gốm sứ thông thường vì chúng có khả năng chống sốc nhiệt và chống gãy
• Composite kim loại (Metal composite): Một kim loại kết phù hợp với nhựa tổng hợp
• Bê tông cốt thép (Reinforced concrete): Bê tông được gia cố bằng vật liệu có cường độ chịu kéo cao như thanh cốt thép
• Bê tông cốt sợi thủy tinh (Glass fibre reinforced concrete): Bê tông được đổ theo cấu trúc sợi thủy tinh với hàm lượng zirconia cao
• Bê tông mờ (Translucent concrete): Bê tông phủ quanh các sợi quang đãng
• Gỗ kỹ thuật (Engineered wood): Gỗ sinh sản kết phù hợp với những vật liệu rẻ tiền khác (ví dụ sẽ là ván dăm), vật liệu đặc biệt quan trọng như veneer (đọc là vơ-nia) cũng đều có thể được tìm thấy trong composite này.
• Ván ép (Plywood): Gỗ kỹ thuật bằng phương pháp dán nhiều lớp gỗ mỏng lại với nhau ở các góc độ khác nhau.
• Tre kỹ thuật (Engineered bamboo): Các dải sợi tre được dán lại với nhau để tạo thành một tấm ván. Đây là một composite hữu ích do thực tế nó có độ bền nén, kéo và uốn mạnh hơn gỗ
• Thép composite (Steel composite): ứng dụng để làm nhà sườn thép và nhà container với độ bền mạnh hơn rất nhiều so với thép truyền thống.
• Gỗ nhựa composite (Wood-plastic composite): Sợi gỗ hoặc bột đúc bằng nhựa
• Sợi thủy tinh (Fibreglass): Sợi thủy tinh kết phù hợp với nhựa tương đối rẻ và linh hoạt
• Polymer gia cố bằng sợi carbon (Carbon Fibre reinforced polymer): Sợi carbon được đặt trong nhựa có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao
• Giấy tráng nhựa (Plastic coated paper): Giấy được tráng nhựa để nâng cao độ bền. Được sử dụng trong các bộ bài thượng hạng mà tất cả chúng ta chơi

Có thể bạn muốn biết: Mác bê tông là gì? Định mức cấp phối bê tông M 150, M250, M300

Ưu và nhược điểm của vật liệu composite

Hãy cùng nhau điểm qua ưu và nhược điểm của composite để hiểu vì sao đây là một trong những loại vật liệu của tương lai.

Ưu điểm của vật liệu composite

Vật liệu composite có không ít ưu điểm:

• Khối lượng nhẹ, độ bền cơ học cao
• Độ cứng 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 khiến tốn kém trong dữ gìn và bảo vệ, không cần thiết phải sơn phủ chống ăn mòn.
• Dễ tạo hình, tạo màu, thay đổi và sửa chữa.
• Ngân sách chi tiêu góp vốn đầu tư trang thiết bị sinh sản và ngân sách bảo hành không thực sự cao.
• Tuổi thọ sử dụng cao (thời kì sử dụng dài hơn nữa kim loại, gỗ khoảng chừng 2-3 lần).

Nhược điểm của vật liệu composite

Bên cạnh những điểm ưu việt của vật liệu composite, tất cả chúng ta vẫn cần nghe biết nhược điểm của loại vật liệu này để ứng dụng phù hợp:

• Khó tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng hoặc là phế truất phẩm trong quá trình sinh sản. (bê tông sau lúc bỏ đi sẽ thành xà bần, không thể tái chế)
• Giá thành vật liệu thô tương đối cao.
• Phương pháp gia công tốn thời kì.
• Phức tạp trong phân tích cơ, lý, hóa tính của vật mẫu.
• Chất lượng sản phẩm vật liệu phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân.

Ứng dụng thực tế của composite trong đời sống

Vật liệu composite được ứng dụng vào rất nhiều ngành để tạo ra các sản phẩm phục vụ đời sống và sinh sản, ví dụ như:

• Vỏ động cơ tên lửa
• Vỏ tên lửa, phi cơ, tàu vũ trụ
• Bình chịu sức ép cao.
• Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi thủy tinh)
• Đá composite tự tạo hay còn gọi là solid surface là loại vật liệu nội thất bên trong được ứng dụng rất nhiều trong việc làm mặt nhà bếp trong gia đình.
• Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite, ống thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngập mặn, nhiễm phèn
• Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn và ghế, trang trí nội thất bên trong, tấm panel composite
• Mạng lưới hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng liền kề
• Mạng lưới hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ silicon, sứ epoxy các loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì
• Lốp xe xe hơi, xe máy, xe đạp điện
• Vỏ tàu thuyền
• Thùng rác công cộng
• Vật liệu sửa chữa, nâng cấp dự án công trình gia dụng và công nghiệp, cụ thể như sợi carbon, sợi thủy tinh để gia cố các kết cấu dự án công trình cầu cảng
• Tranh phù điêu nhựa composite, phù điêu nhựa composite hay tượng composite làm bằng nhựa tổng phù hợp với độ bền rất tốt được ứng dụng nhiều trong trang trí nội thất bên trong.
• Trám răng thẩm mỹ bằng Composite hiện nay là một giải pháp làm đẹp cũng như bảo vệ răng tránh khỏi việc tái phát của nhiều bệnh lý răng mồm. Vật liệu trám răng Composite có sắc tố như răng thật, độ nén chịu lực và chịu sự mài mòn cao, an toàn so với thân thể giúp cải thiện tính thẩm mỹ cũng như ngăn ngừa các hư tổn của răng.

Tổng kết

Giờ thì bạn đã biết vật liệu composite là gì và vì sao nó lại đang tiếp tục hiện hữu ở khắp mọi nơi trong cuộc sống thường nhật của tất cả chúng ta. Dù nó mới được phát triển lên một tầm cao mới gần đây nhưng xa xưa ông cha ta đã ứng dụng nó rất nhiều.

Nếu như khách hàng có bất kỳ vướng mắc nào về composite, hãy phản hồi phía bên dưới cho chúng tôi biết nhé.

Tôn Nam Kim – Doanh nghiệp tôn hàng đầu Việt Nam xin được sát cánh đồng hành cùng bạn!