“Composite” hay “Compozit” là tên gọi đã quá quen thuộc với những người làm trong ngành xây dựng, vật liệu hay kỹ thuật máy móc thiết bị do thường xuyên tiếp xúc với vật liệu này.
Vậy vật liệu “composite” này là gì? ứng dụng và đặc điểm của nó trong thực tiễn ra sao hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong bài viết sau
1. Giới thiệu về vật liệu composite
Vật liệu composite, vật liệu tổng hợp hoặc vật liệu tổ hợp dịch sang tiếng Việt Nam là loại vật liệu được tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau để tạo nên một vật liệu mới có sức bền và vượt trội hơn so với vật liệu gốc ban đầu.
Như vậy vật liệu composite không có nguyên tố cố định như các vật liệu khác sắt, thủy tinh,nhựa,… mà composite là tên gọi của việc kết hợp nhiều loại vật liệu với nhau. Ngoài ra, một số nơi vật liệu composite còn có tên gọi khác là “compozit”. Vì có tính hoàn hảo, sức bền cao hơn vật liệu gốc nên composite được ưa chuộng rất nhiều trong ngành công nghiệp hiện đại hiện nay.
Ví dụ về vật liệu composite vật liệu nền là nhựa PVC kết hợp với gỗ cho ra chất liệu gỗ nhựa. Gỗ nhựa bền bỉ hơn gỗ thông thường, không bị mối mọt tấn công và trọng lượng cũng nhẹ hơn do đó gỗ nhựa đang dần được ứng dụng trong sản xuất đồ nội thất như giường, tủ, bàn, ghế,… thay cho gỗ thông thường.
2. Đặc điểm của vật liệu composite
2.1 Ưu điểm
Composite có khối lượng riêng thấp, nhẹ hơn nhiều so với kim loại nhưng vẫn đảm bảo độ bền cơ học cao. Điều này giúp giảm tải trọng cho công trình, phương tiện hoặc thiết bị, từ đó tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành.
Ví dụ sợi carbon được kết hợp từ PAN, Rayon và nhựa có thể cho ra một vật liệu composite mới có độ bền hơn sợi thép gấp 5 lần
Một trong những đặc điểm nổi bật của composite là khả năng kháng hóa chất và ăn mòn rất tốt, đặc biệt là trong môi trường biển, axit, kiềm hay ẩm ướt. Nhờ vậy, vật liệu composite có tuổi thọ cao và ít phải bảo trì.
Linh hoạt trong thiết kế do được tạo thành từ nhiều thành phần có thể điều chỉnh theo mục đích sử dụng, composite rất linh hoạt về hình dáng, màu sắc và tính năng kỹ thuật. Kỹ sư và nhà thiết kế có thể dễ dàng đúc khuôn, tạo hình hoặc gia cường vật liệu theo nhu cầu.
Cách điện, cách nhiệt và cách âm tốt. Do đặc tính không dẫn điện, dẫn nhiệt composite được ứng dụng trong một số công việc yêu cầu an toàn như dây điện, ống dẫn dầu,… Ngoài ra tính hấp thu âm thanh cực kỳ tốt cũng làm cho composite là vật liệu cách âm hoàn hảo.
2.2 Nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm composite cũng có những hạn chế như sau:
- Khó tái chế do được kết hợp từ nhiều vật liệu khác nhau nên khi sản phẩm từ composite xảy ra hỏng hóc sẽ khó có thể tìm được phương án tái chế phù hợp.
- Chi phí sản xuất cao do công đoạn sản xuất phức tạp, nhiều giai đoạn như đúc, ép, nung,.. bên cạnh đó một số vật liệu composite được sản xuất từ vật liệu gốc có giá tương đối cao như vàng bạc.
- Yêu cầu kĩ thuật cao, vật liệu composite được tạo từ nhiều chất liệu khác nhau nên đòi hỏi người sản xuất cần có kiến thức cũng như sự cẩn thận khi lựa chọn kết hợp các vật liệu để tạo nên composite. Ngoài ra vì tính phức tạp của nhiều nguyên vật liệu cũng gây khó khăn trong việc bảo trì sửa chữa.
3. Ứng dụng của vật liệu composite trong thực tiễn
- Ngành hàng không – vũ trụ: thân máy bay, cánh máy bay (sợi carbon composite)
- Ngành xây dựng: tấm ốp, vật liệu gia cường bê tông, cốt sợi thủy tinh
- Ngành ô tô – tàu thủy: thân xe, vỏ tàu, linh kiện
- Ngành y tế: thiết bị chỉnh hình, chân tay giả
- Đồ dùng dân dụng: mũ bảo hiểm, ván trượt, đồ nội thất
4. Composite được sử dụng như thế nào trong bơm hút chân không
Composite được sử dụng nhiều nhất trong bộ phận “cánh gạt” của bơm hút chân không. Cánh gạt thuộc bộ phận quay nằm trong buồng công tác của bơm hút chân không, là bộ phận quan trọng của bơm. Khi bơm hút chân không hoạt động, cánh gạt di chuyển cùng với trục quay góp phần hút và đẩy không khí ra ngoài. Do cánh gạt tiếp xúc khá nhiều với trục quay và các chất liệu khác trong buồng công tác nên tốc độ hao mòn khá nhanh cần vật liệu chắc chắn, bền bỉ như composite để tăng tuổi thọ của máy bơm hút chân không.
Ví dụ trong bơm hút chân không vòng dầu sử dụng dầu để tạo môi trường chân không cho một không gian kín khi máy hoạt động cánh gạt sẽ nằm trong môi trường dầu do vậy vật liệu làm cánh gạt cần có độ bền cao để tránh việc bảo trì, bảo dưỡng máy liên tục. Tương tự với bơm hút chân không vòng nước, cánh gạt sẽ nằm hoàn toàn trong nước có độ ẩm cao cần vật liệu bền bỉ như composite.
5. Xu hướng và tiềm năng của vật liệu composite
Trong bối cảnh toàn cầu đang hướng đến năng lượng sạch, giảm phát thải và vật liệu bền vững, vật liệu composite nổi lên như một giải pháp mang tính chiến lược cho nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Các xu hướng và tiềm năng phát triển chính bao gồm:
5.1 Thay thế vật liệu truyền thống trong công nghiệp
Nhờ ưu điểm trọng lượng nhẹ, bền và khả năng tùy biến cao, composite đang dần thay thế các vật liệu như thép, nhôm, gỗ trong nhiều lĩnh vực:
- Trong hàng không – vũ trụ, composite giúp giảm trọng lượng máy bay, tiết kiệm nhiên liệu và tăng hiệu suất bay.
- Trong ngành ô tô, composite giúp giảm khối lượng xe, từ đó giảm tiêu hao nhiên liệu và khí thải CO₂.
5.2 Ứng dụng trong công nghệ xanh và năng lượng tái tạo
Composite đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực liên quan đến năng lượng sạch:
- Cánh quạt tua-bin gió: Composite sợi thủy tinh hoặc sợi carbon giúp cánh quạt dài hơn, nhẹ hơn và bền hơn.
- Pin năng lượng mặt trời: Một số bộ phận khung đỡ được làm từ composite để giảm tải trọng và tăng tuổi thọ.
- Vật liệu cách nhiệt, cách điện: Composite đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị lưu trữ và truyền tải điện năng.
5.3 Nghiên cứu vật liệu composite tái chế và sinh học
Một trong những thách thức lớn nhất của composite hiện nay là vấn đề tái chế. Tuy nhiên, nhiều hướng nghiên cứu mới đang được triển khai:
- Composite phân hủy sinh học: Sử dụng vật liệu nền từ polymer sinh học hoặc sợi tự nhiên như sợi lanh, sợi gai dầu…
- Kỹ thuật tách lớp và tái sử dụng sợi: Giúp tăng khả năng tái chế các composite hiệu suất cao như sợi carbon.
6. Kết luận
Vật liệu composite đang ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong công nghiệp hiện đại nhờ những ưu điểm vượt trội như: trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn, cách nhiệt và linh hoạt trong thiết kế. Tuy vẫn còn tồn tại một số hạn chế như chi phí cao, khó tái chế và yêu cầu kỹ thuật phức tạp, nhưng với sự phát triển của công nghệ, nhiều vấn đề đang dần được giải quyết.
Nếu quý khách có nhu cầu về máy bơm hút chân không hoặc mua phụ kiện cánh gạt composite hãy liên hệ với HCtech nhé
Trả lời
Bạn phải đăng nhập để gửi bình luận.