Cơ Khí

Vật liệu Composite là gì? Tại sao sử dụng Composites?

Vật liệu Composite là gì?  Tại sao sử dụng Composites?  Khi nào bạn nên sử dụng Composites?  Đó là Vật liệu tổng hợp và tự nhiên Hãy cùng tham khảo cùng với hocdientu bên dưới đây nhé !

Vật liệu Composite là gì? Tại sao sử dụng Composites?
Vật liệu Composite là gì? Tại sao sử dụng Composites?

Vật liệu Composite là gì ?

Vật liệu composite là sự kết hợp của hai loại vật liệu có tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Khi chúng kết hợp với nhau, chúng tạo thành một vật liệu chuyên dụng để thực hiện một chức năng nhất định, chẳng hạn như trở nên mạnh hơn, nhẹ hơn hoặc chống sét.

Chúng cũng có thể cải thiện sức mạnh và độ cứng. Lý do cho việc sử dụng chúng hơn các vật liệu thông thường là vì chúng cải thiện các đặc tính của vật liệu cơ bản và có thể áp dụng trong nhiều trường hợp. Có thể có nhiều lý do để bạn thích nội dung mới.

Vật liệu Composite là gì ?
Vật liệu Composite là gì ?

Một ví dụ điển hình là các vật liệu ít tốn kém hơn, nhẹ hơn hoặc bền hơn khi liên quan đến các vật liệu thông thường. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tích cực kết hợp cảm giác, hành động, tính toán và giao tiếp vào các vật liệu composite được gọi là vật liệu robot.

Đối với trang web của chúng tôi, chúng tôi đề cập đến vật liệu tổng hợp polyme được gia cố bằng sợi (FRP), thường có sợi tự nhiên được nhúng trong ma trận cacbon, thủy tinh, aramid, polyme hoặc polyme. Các vật liệu nền khác có thể được sử dụng và vật liệu tổng hợp cũng có thể chứa chất độn hoặc vật liệu nano như graphene.

Nhiều vật liệu thành phần và nhiều quy trình khác nhau có thể được sử dụng, làm cho vật liệu tổng hợp trở nên cực kỳ linh hoạt và hiệu quả. Nhìn chung, chúng mang lại một giải pháp nhẹ hơn, mạnh hơn, bền hơn so với các vật liệu truyền thống.

Tại sao sử dụng Composites?

Một trong những lý do chính để sử dụng vật liệu composite thay vì vật liệu truyền thống cho các thành phần là tiết kiệm trọng lượng. Trong khi vật liệu tổng hợp có trọng lượng nhẹ, chúng cũng có thể bền hơn các vật liệu khác; Ví dụ, sợi carbon gia cường có thể cứng hơn tới 5 lần so với thép cấp 1020 và chỉ giữ một phần năm trọng lượng, điều này làm cho nó trở nên chắc chắn hơn cho các mục đích kết cấu.

Tại sao sử dụng Composites?
Tại sao sử dụng Composites?

Một ưu điểm khác của việc sử dụng vật liệu tổng hợp so với các loại vật liệu thông thường là khả năng chống nhiệt và hóa chất cũng như các đặc tính cách điện của nó. Không giống như các vật liệu truyền thống, vật liệu tổng hợp có thể có nhiều đặc tính mà không thường thấy ở một vật liệu duy nhất.

Vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi, chẳng hạn như chất dẻo được gia cố bằng sợi (composite FRP), đang được sử dụng ngày càng nhiều trong thiết kế và sản xuất các sản phẩm cuối cùng để thương mại hóa. Lý do chính để chọn vật liệu composite cho các thành phần là tiết kiệm trọng lượng cho độ cứng và sức mạnh tương đối của chúng.

Ví dụ, vật liệu tổng hợp được gia cố bằng sợi carbon có thể cứng hơn tới 5 lần so với thép cấp 1020 trong khi trọng lượng chỉ bằng 1/5 trọng lượng. Nhôm (lớp 6061) có trọng lượng gần bằng vật liệu tổng hợp sợi carbon và mặc dù vẫn nặng hơn một chút, vật liệu tổng hợp có thể có môđun gấp đôi và độ bền gấp bảy lần.

Khi nào bạn nên sử dụng Composites?

Như với tất cả các vật liệu kỹ thuật, composite có những điểm mạnh và điểm yếu riêng, phải được xem xét trong bước cụ thể. Vật liệu tổng hợp không phải là vật liệu phù hợp cho mọi công việc.

Tuy nhiên, động lực chính thúc đẩy sự phát triển của vật liệu tổng hợp là sự kết hợp giữa cốt thép và chất nền có thể được thay đổi để đáp ứng các thuộc tính cuối cùng cần thiết của một thành phần. Ví dụ, nếu thành phần cuối cùng cần có khả năng chống cháy, ma trận chống cháy có thể được sử dụng ở giai đoạn phát triển để nó có đặc tính này.

Giảm trọng lượng: –  Lý do chính để chọn vật liệu tổng hợp là để cải thiện độ bền / độ cứng cụ thể (độ bền / độ cứng cụ thể trên một đơn vị trọng lượng). Nó giúp giảm mức sử dụng nhiên liệu hoặc tăng khả năng tăng tốc hoặc phạm vi vận chuyển.

Điều này cho phép lắp đặt dễ dàng hơn, nhanh hơn hoặc di chuyển nhanh hơn các cánh tay robot và hạ thấp các cấu trúc hoặc nền tảng hỗ trợ. Nó cải thiện độ ổn định trên tàu và các công trình ngoài khơi và sức nổi cho các ứng dụng biển sâu.

Độ bền và Bảo trì: –  Vật liệu tổng hợp không bị rỉ sét, điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường biển và hóa chất. Nhu cầu Bảo dưỡng & sơn được giảm bớt hoặc loại bỏ. Vòng bi hỗn hợp cho động cơ hàng hải và cầu không cần bôi trơn hoặc mài mòn.

Kết hợp khả năng chống mỏi tuyệt vời và vật liệu tổng hợp có thể tăng tuổi thọ của sản phẩm bằng cách đa dạng trong nhiều ứng dụng.

Chức năng bổ sung: –  Vật liệu tổng hợp là chất cách nhiệt tốt để chống cháy nổ hoặc các ứng dụng đông lạnh. Cách điện rất hữu ích cho các cấu trúc đường sắt dọc tuyến và độ trong suốt của radar.

Nếu cần, một lưới dẫn điện hoặc lớp phủ có thể được tích hợp, ví dụ: Để phản xạ radar hoặc chuyển hướng nguồn điện. Cảm biến, thiết bị điện tử và hệ thống cáp có thể được nhúng.

Tự do thiết kế: –  Thiết kế tổng thể cho phép tự do về hình thức kiến ​​trúc. Nhiều bộ phận có thể được hợp nhất thành một, và chất làm cứng, chèn, v.v., có thể được tích hợp vào khuôn. Vật liệu tổng hợp có thể được điều chỉnh cho phù hợp với ứng dụng bằng cách chọn vật liệu thành phần và nhúng thêm Chức năng.

Vật liệu tổng hợp được làm bằng gì ?

Composite, còn được gọi là vật liệu tổng hợp polyme được gia cố bằng sợi (FRP), được bao gồm một nền polyme là sợi tự nhiên được thiết kế, nhân tạo hoặc tự nhiên (như thủy tinh, carbon hoặc aramid) hoặc vật liệu gia cố khác. – Kết hợp với cốt thép.

Cùng với nhau. Ma trận bảo vệ sợi quang khỏi tác hại của môi trường & bên ngoài & chuyển tải giữa các sợi. Đến lượt nó, các sợi cung cấp sức mạnh và độ cứng cho ma trận – và giúp nó chống lại các vết nứt và gãy. Trong nhiều sản phẩm công nghiệp của chúng tôi, polyester là chất nền nhựa, và sợi thủy tinh là chất tăng cường.

Nhưng nhiều sự kết hợp giữa nhựa và chất gia cố được sử dụng trong vật liệu tổng hợp — và mỗi vật liệu đều góp phần tạo nên những đặc tính riêng biệt của thành phẩm: Sợi cứng nhưng giòn, cung cấp sức mạnh và độ cứng, trong khi nhựa dẻo hơn cung cấp hình dạng và chất xơ.

Vật liệu tổng hợp FRP cũng có thể bao gồm chất độn, phụ gia, vật liệu cốt lõi hoặc chất hoàn thiện bề mặt được thiết kế để cải thiện quy trình sản xuất, hình thức và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.

Vật liệu tổng hợp và tự nhiên:

Vật liệu tổng hợp có thể là vật liệu tự nhiên hoặc tổng hợp. Gỗ, một vật liệu tổng hợp tự nhiên, là sự kết hợp của xenlulo hoặc sợi gỗ và một chất gọi là lignin. Xơ mang lại cho Gỗ thế mạnh của nó; Lignin là ma trận hoặc keo tự nhiên liên kết và ổn định chúng. Các vật liệu tổng hợp khác là tổng hợp do con người tạo ra.

Ván ép là một vật liệu composite nhân tạo kết hợp các vật liệu tự nhiên và tổng hợp. Các lớp vân gỗ mỏng được liên kết với nhau tạo thành tấm phẳng kết dính Gỗ chắc hơn Gỗ tự nhiên.

Là vật liệu tổng hợp nhựa?

Không phải tất cả các loại nhựa đều là vật liệu tổng hợp. Trên thực tế, hầu hết nhựa — được sử dụng trong đồ chơi, chai nước và các đồ vật quen thuộc khác — không phải là vật liệu tổng hợp. Chúng là nhựa nguyên chất. Nhưng nhiều loại nhựa có thể được tăng cường để làm cho chúng chắc chắn hơn.

Sự kết hợp giữa nhựa và cốt thép này có thể tạo ra một số vật liệu mạnh nhất, linh hoạt nhất cho trọng lượng của chúng từng được phát triển bởi công nghệ.

Các loại khác nhau là gì?

Một số thành phần tổng hợp phổ biến bao gồm:

# 1. Vật liệu tổng hợp ma trận gốm

Gốm sứ phân tán trong một ma trận gốm. Đây là những loại tốt hơn so với gốm thông thường vì chúng có khả năng chống sốc nhiệt và chống gãy.

# 2. Hỗn hợp ma trận kim loại

Một kim loại được trải khắp ma trận.

# 3. Bê tông cốt thép

Bê tông được gia cố bằng vật liệu có độ bền cao như thanh cốt thép.

#4. Ván ép

Gỗ kỹ thuật được làm bằng cách dán nhiều lớp Gỗ mỏng lại với nhau ở các góc độ khác nhau.

# 5. Tre kỹ thuật

Các dải sợi tre được dán lại với nhau để tạo thành tấm ván. Nó là một vật liệu composite hữu ích vì nó có độ bền nén, độ bền kéo và độ dẻo cao hơn Gỗ.

# 6. Sàn gỗ

Một phần của nhiều mảnh gỗ thường được giữ với nhau bằng gỗ cứng. Nó được bán như một phần trang trí.

# 7. Gỗ-nhựa composite

Bột nhào thành sợi gỗ hoặc nhựa

# 8. Bê tông cốt sợi thủy tinh

Bê tông được đổ theo cấu trúc sợi thủy tinh với hàm lượng zirconia cao.

# 9. Sợi gỗ liên kết xi măng

Các mảnh gỗ khoáng đúc bằng xi măng. Composite này có đặc tính cách điện và cách âm.

# 10. Sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh kết hợp với một loại nhựa có giá thành tương đối rẻ và mềm dẻo.

# 11. Polymer gia cố bằng sợi carbon

Được làm bằng nhựa sợi carbon có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao.

# 12. Tấm bánh sandwich

Các loại vật liệu tổng hợp khác nhau được xếp chồng lên nhau.

# 13. Tổ ong hỗn hợp

Một lựa chọn các vật liệu tổng hợp trong một số hình lục giác để tạo ra hình dạng của tổ ong.

# 14. Giấy bồi

Giấy kết dính với một chất kết dính. Những thứ này được tìm thấy trong thủ công.

# 15. Giấy tráng nhựa

Giấy tráng nhựa để nâng cao độ bền. Một ví dụ về nơi nó được sử dụng trong chơi bài.

# 16. Bọt tổng hợp

Một vật liệu nhẹ được làm bằng cách lấp đầy bóng bay bằng kim loại, gốm hoặc nhựa. Những quả bóng bay này được làm bằng thủy tinh, carbon hoặc nhựa.

# 17. Gỗ thiết kế

Gỗ sản xuất kết hợp với các vật liệu rẻ tiền khác. Một ví dụ sẽ là ván dăm. Vật liệu đặc biệt như veneers cũng có thể được tìm thấy trong Composite này.

Vật liệu tổng hợp kết cấu : 

Vật liệu tổng hợp kết cấu có thể được phân loại như sau:

# 1. Cấu trúc bánh sandwich

Chúng được cấu tạo bởi một lõi và các lớp. Chúng cho phép cải thiện các đặc tính cơ học nhưng không làm tăng trọng lượng quá mức. Chúng cũng cải thiện khả năng cách nhiệt và cách âm.

# 2. Cấu trúc nguyên khối

Các bộ phận có dạng hình học phức tạp, được tạo ra bởi các loại vải chồng lên nhau với các định hướng đặc biệt cho phép đạt được các đặc tính cụ thể. Một bộ phận như vậy nhằm mục đích chịu được tải trọng kết cấu nặng nhất.

Lịch sử của Composite

Con người đã sử dụng vật liệu tổng hợp trong hàng nghìn năm. Những vật liệu tổng hợp nhân tạo đầu tiên được người Lưỡng Hà chế tạo ở Iraq vào năm 3400 trước Công nguyên. Các xã hội cổ đại dán các dải gỗ chồng lên nhau ở các góc độ khác nhau để làm ván ép. Sau đó, vào khoảng năm 2181 trước Công nguyên. Người Ai Cập bắt đầu làm mặt nạ tử thần từ giấy cói ngâm trong vải lanh hoặc thạch cao.

Sau đó, cả hai xã hội này bắt đầu củng cố vật liệu của họ bằng rơm để củng cố gạch đất sét, đồ gốm và tàu thuyền. Vào năm 1200 sau Công nguyên, người Mông Cổ bắt đầu chế tạo cung tên hợp chất cực kỳ hiệu quả vào thời điểm đó.

Những thứ này được làm bằng gỗ, tre, nứa, xương, gân gia súc, sừng và lụa được kết bằng nhựa thông. Sau cuộc Cách mạng Công nghiệp, nhựa tổng hợp bắt đầu ở dạng rắn nhờ quá trình trùng hợp. Vào những năm 1900, kiến ​​thức mới này về hóa chất đã dẫn đến việc tạo ra nhiều loại nhựa khác nhau như polyester, phenolic và vinyl.

Sự phát triển của tổng hợp sau đó bắt đầu; Bakelite được tạo ra bởi nhà hóa học Leo Baekeland. Thực tế là nó không dẫn điện và chịu nhiệt nên nó có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Những năm 1930 là thời điểm cực kỳ quan trọng đối với sự tiến bộ của vật liệu tổng hợp.

Sợi thủy tinh được giới thiệu bởi Owens Corning, người cũng bắt đầu ngành công nghiệp polyme gia cố bằng sợi (FRP) đầu tiên. Nhựa kỹ thuật trong thời đại này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, và vào năm 1936, nhựa polyester không bão hòa đã được cấp bằng sáng chế. Hai năm sau, hệ thống nhựa hiệu suất cao đã có thể sử dụng được.

Sợi carbon đầu tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1961 và sau đó được bán trên thị trường.

Sau đó, vào giữa những năm 1990, vật liệu tổng hợp bắt đầu ngày càng trở nên phổ biến trong các quy trình sản xuất và sản xuất vì chi phí tương đối rẻ so với các vật liệu được sử dụng trước đây.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Vật liệu Composite là gì?

Vật liệu composite là sự kết hợp của hai vật liệu có tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Khi chúng được kết hợp với nhau, chúng sẽ tạo ra một loại vật liệu chuyên dụng để thực hiện một công việc nhất định, chẳng hạn như trở nên mạnh hơn, nhẹ hơn hoặc có khả năng chống điện.

Vật liệu tổng hợp được tạo ra như thế nào

Vật liệu composite được hình thành bằng cách kết hợp hai hoặc nhiều vật liệu có các đặc tính khá khác nhau. Các vật liệu khác nhau kết hợp với nhau để tạo ra các đặc tính độc đáo của composite. Nhưng trong composite, bạn có thể dễ dàng phân biệt các vật liệu khác nhau.

Các loại vật liệu tổng hợp

Các vật liệu composite được chế tạo điển hình bao gồm:

  • Bê tông cốt thép và khối xây.
  • Gỗ tổng hợp như ván ép.
  • Chất dẻo gia cường, chẳng hạn như polyme được gia cố bằng sợi hoặc sợi thủy tinh.
  • Vật liệu tổng hợp ma trận gốm (ma trận gốm và kim loại composite)
  • Vật liệu tổng hợp ma trận kim loại.
  • và các vật liệu composite cao cấp khác.

Ví dụ về vật liệu tổng hợp

Ví dụ về vật liệu tổng hợp

  • Thể thao và Giải trí. Chất liệu: Sợi carbon.
  • Quân đội và Thực thi Pháp luật. Chất liệu: Kevlar, sợi tổng hợp.
  • Hàng không vũ trụ & Năng lượng tái tạo. Chất liệu: Sợi carbon.
  • Ô tô. Chất liệu: Sợi carbon.

Vật liệu tổng hợp nhựa

Nhựa tổng hợp đề cập đến những loại nhựa tạo ra từ việc liên kết hai hoặc nhiều vật liệu đồng nhất với các đặc tính vật liệu khác nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng với vật liệu và tính chất cơ học mong muốn nhất định.

Vật liệu tổng hợp

Vật liệu composite, còn được gọi là composite, là một vật liệu rắn mà kết quả là khi hai hoặc nhiều chất khác nhau, mỗi chất có đặc tính riêng, được kết hợp với nhau để tạo ra một chất mới có tính chất vượt trội hơn so với các thành phần ban đầu trong một ứng dụng cụ thể.

Đỗ Thủy Học Điện Tử

Tôi một người đam mê cung cấp kiến thức cuộc sống và kiến thức giáo dục văn học , vật lý , điện tử đến cho mọi người hãy cùng tôi tiếp nhận kiến thức mới nhé !

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button