Trong thời đại công nghiệp 4.0, vật liệu composite đã trở thành một bước đột phá, định hình tương lai của nhiều lĩnh vực từ hàng không, ô tô đến xây dựng và hàng hải. Vật liệu composite, với sự kết hợp hoàn hảo giữa chất nền và chất gia cường, không chỉ mang lại độ bền vượt trội mà còn sở hữu trọng lượng nhẹ và khả năng tùy chỉnh linh hoạt. Bài viết này Tời neo Bảo Tuấn sẽ giải thích rõ khái niệm vật liệu composite là gì, phân tích các ưu điểm nổi bật của chúng.
Vật liệu Composite là gì?
Composite (vật liệu tổng hợp) là loại vật liệu chứa các thành phần được tổng hợp từ nhiều loại vật liệu khác nhau để tạo ra một loại vật liệu mới, hoàn hảo hơn, có độ bền cao hơn. Do đó, composite luôn có nhiều ưu điểm và công dụng hơn so với các vật liệu ban đầu hoặc các vật liệu như kim loại, gỗ, kính,… Hiện nay, vật liệu này cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ đã có mặt trên toàn cầu để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Phân loại vật liệu composite
Composite là vật liệu được tạo thành từ nhựa tổng hợp nhưng khác với các loại nhựa khác trên thị trường hiện nay. Bởi nó có thể bao gồm nhiều tính chất khác nhau của nhiều loại vật liệu khác. Vật liệu composite thường bao gồm hai thành phần chính: vật liệu nền và vật liệu gia cường.
- Vật liệu nền hay còn gọi là pha nhựa có chức năng đảm bảo các thành phần lõi bên trong composite được liên kết với nhau tạo nên vật liệu composite liền khối và thống nhất. Vật liệu nền bao gồm polyme (polyester, PE, PP, PVC, Epoxy, cao su…), kim loại, gốm (xi măng…).
- Vật liệu gia cường (lõi) là thành phần cực kỳ quan trọng giúp composite có được các tính chất vật lý và cơ học cần thiết. Về cơ bản, sẽ có hai loại vật liệu lõi: sợi (ngắn hoặc dài) và hạt. Vật liệu gia cường sẽ bao gồm sợi (thủy tinh, xenlulo, carbon, acrylic…), hạt (hạt kim loại, hạt đất sét, bột gỗ, bột đá…), hoặc các hình dạng đặc biệt khác.
Xem thêm:
Sơn chống ăn mòn: Giải pháp bảo vệ tàu thuyền hiệu quả
Thép không gỉ là gì? Đặc điểm và ứng dụng trong đời sống
Thép C45 Là Gì? Ứng Dụng Của Thép C45 Trong Công Nghiệp
Ưu điểm của vật liệu composite
Nhẹ hơn các vật liệu khác nhưng có khả năng chịu va đập, uốn cong, chịu lực kéo, chịu nhiệt,… tốt hơn.
- Chịu được các tác động từ môi trường bên ngoài như chống oxy hóa, hóa chất ăn mòn, tia UV,… Từ đó hạn chế chi phí bảo quản vật liệu.
- Nhờ độ cứng và khả năng chịu lực uốn cong, chịu lực kéo tốt nên vật liệu composite cũng dễ gia công hơn, giúp tạo ra nhiều hình dạng hơn cho sản phẩm.
- Không chỉ có tính chất cách điện, cách nhiệt rất tốt mà vật liệu composite còn có hiệu quả trong việc chống cháy, chống lạnh, đảm bảo an toàn khi sử dụng.
- Không thấm nước, không độc hại, màu sắc đa dạng, ít phai màu và bền lâu. Tuổi thọ của các sản phẩm làm từ vật liệu composite cao hơn khoảng 2-3 lần so với kim loại và gỗ.
- Mặc dù có nhiều tính chất tốt nhưng giá thành của loại vật liệu này cũng rất cạnh tranh, thậm chí thấp hơn nhiều so với các vật liệu khác.
Ứng dụng của vật liệu composite
Nhờ những ưu điểm vượt trội như độ bền cao cùng với khả năng chịu tải tốt, chống ăn mòn hiệu quả, vật liệu composite đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu trong nhiều ngành công nghiệp cơ khí.
Ứng dụng của vật liệu composite trong công nghiệp được sử dụng để chế tạo:
- Cánh quạt máy bay: Vật liệu composite giúp giảm trọng lượng cánh quạt, tăng hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu cho máy bay.
- Linh kiện động cơ ô tô: Nhờ độ bền và khả năng chịu nhiệt cao, vật liệu composite được sử dụng để chế tạo linh kiện động cơ ô tô, giúp giảm tiếng ồn và khí thải.
- Thân tàu: Vật liệu composite giúp tàu thuyền nhẹ hơn, tiết kiệm nhiên liệu và có khả năng chống va đập tốt hơn.
- Ống nước: Ống composite có độ bền cao, chống gỉ sét và chống ăn mòn, giúp giảm thất thoát nước và chi phí bảo dưỡng.
- Cánh gió: Cánh gió composite có trọng lượng nhẹ, bền và có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt.
- Việc ứng dụng vật liệu composite với nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp cơ khí, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết kiệm chi phí cũng như giúp bảo vệ môi trường.
Đối với ngành công nghiệp sản xuất đóng tàu
Ngành đóng tàu đang chứng kiến sự tiến bộ vượt bậc nhờ sự ra đời của vật liệu composite. Nhờ những ưu điểm vượt trội như độ bền cao cùng với tỷ lệ sức bền trên trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn và lão hóa, vật liệu composite đã trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho nhiều bộ phận quan trọng của tàu thủy.
Vật liệu composite được sử dụng rộng rãi trong chế tạo vỏ tàu, mái tàu, khung tàu, chân vịt và bánh lái, v.v. Việc ứng dụng ngày càng rộng rãi vật liệu composite trong ngành đóng tàu hứa hẹn sẽ mang lại những đột phá trong thiết kế và chế tạo tàu thủy, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường biển.
Kết luận
Vật liệu composite, với những ưu điểm vượt trội như độ bền cao, trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn và tính linh hoạt trong thiết kế, đã chứng minh vai trò không thể thiếu trong các ngành công nghiệp tiên tiến. Từ việc ứng dụng trong công nghiệp sản xuất đóng tàu đến các công trình năng lượng tái tạo, composite không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững.