Vật liệu composite hay composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ. Vật liệu Composite được cấu tạo từ các thành phần cốt nhằm đảm bảo cho Composite có được các đặc tính cơ học cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phần của Composite liên kết, làm việc hài hoà với nhau. Những vật liệu compozit đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch...
NHÓM DANH SÁCH THÀNH VIÊN Dương Quốc Đệ Nguyễn Hồng Hải Nguyễn Duy Luân Nguyễn Văn Nam Nguyễn Hải Pháp Bùi Đình Quang NỘI DUNG Khái niệm vật liệu compozite Lịch sử phát triển vật liệu compozite Thành phần cấu tạo vật liệu compozite Phân loại vật liệu compozite Công nghệ chế tạo vật liệu compozite Một số sản phẩm chế tạo tư vât liệu compozite Phương hướng phát triển KHÁI NIỆM VẬT LIỆU COMPOZITE Vật liệu composite hay composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác tạo lên vật liệu có tính hẳn vật liệu ban đầu, vật liệu làm việc riêng rẽ Vật liệu Composite cấu tạo từ thành phần cốt nhằm đảm bảo cho Composite có đặc tính học cần thiết vật liệu đảm bảo cho thành phần Composite liên kết, làm việc hài hoà với LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Những vật liệu compozit đơn giản có từ xa xưa Khoảng 5000 năm trước công nguyên người biết trộn viên đá nhỏ vào đất trước làm gạch để tránh bị cong vênh phơi nắng Và điển hình compozit hợp chất dùng để ướp xác người Ai Cập Người Hy Lạp cổ biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng Và Việt Nam, truyền lại cách làm nhà bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khô tạo lớp vật liệu cứng, mát mùa hè ấm vào mùa đông THÀNH PẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE Nhìn chung, vật liệu composite gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục (Pha loại vật liệu thành phần nằm cấu trúc vật liệu composite.) Pha liên tục gọi vật liệu (matrice), thường làm nhiệm vụ liên kết pha gián đoạn lại Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăng cường (renfot) trộn vào pha làm tăng tính, tính kết dính, chống mịn, chống xước Nền cácbon THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE 3.1 thành phần cốt: gồm có loại cốt 3.1.1 Sợi thuỷ tinh Sợi thủy tinh, kéo từ loại thủy tinh kéo sợi (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét Khi sợi nhược điểm thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm học Thành phần thủy tinh dệt chứa thêm khống chất như: silic, nhôm, magiê, tạo loại sợi thủy tinh khác như: sợi thủy tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R sợi thủy tinh S (độ bền học cao) Loại thủy tinh E loại phổ biến THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE 3.1.2 Sợi Bazan THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE 3.1.3 Sợi hữu Các loại sợi hữu phổ biến: Sợi kenvlar cấu tạo từ hợp chất hữu cao phân tử aramit, gia công phương pháp tổng hợp nhiệt độ thấp (-10°C), kéo thành sợi dung dịch, cuối sử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi Sợi kenvlar tất sợi làm từ aramit khác như: Twaron, Technora, có giá thành thấp sợi thủy tinh tính lại thấp hơn: loại sợi aramit thường có độ bền nén, uốn thấp dễ biến dạng cắt lớp THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE 3.1.4 Sợi Cacbon Sợi cacbon sợi graphit (than chì), có cấu trúc tinh thể bề mặt, tạo thành lớp liên kết với nhau, cách khoảng 3,35 A° Các nguyên tử cacbon liên kết với nhau, mặt phẳng, thành mạng tinh thể hình lục lăng, với khoảng cách nguyên tử lớp 1,42 A° Sợi cacbon có tính tương đối cao, có loại gần tương đương với sợi thủy tinh, lại có khả chịu nhiệt cực tốt 4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE 4.6 Theo chất vật liệu cốt Composite hữu cơ: composite giấy (cáctông), composite nhựa, nhựa đường, cao su (tấm hạt, sợi, vải bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy), Loại thường kết hợp với dạng cốt liệu, như: sợi hữu (polyamit, kevlar (là sợi aramit tính cao), ), sợi khống (sợi thủy tinh, sợi cacbon, ), sợi kim loại (Bo, nhôm, ) Vật liệu composite hữu chịu nhiệt độ tối đa khoảng 200 ÷ 300°C Composite khống chất: bê tông, bê tông cốt thép, composite gốm, composite cacbon - cacbon Thường loại kết hợp với cốt dạng: sợi kim loại (Bo, thép, ), hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm Nitơ, ) Composite kim loại: hợp kim titan, hợp kim nhôm, Thường kết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo, ), sợi khoáng (cacbon, SiC, ) Composit kim loại hay khoáng chất chịu nhiệt độ tối đa khoảng 600 ÷ 1.000°C (nền gốm tới 1.000°C) ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VẬT LIỆU COMPOZITE Nhược điểm: 4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE 4.1 Vật liệu composite polyme loại vật liệu cấu tạo hay nhiều cấu tử (thành phần) Trong đó, loại cấu tử thứ hay nhiều polyme thông thường Loại cấu tử thứ hai chất phụ gia (chất độn) vật liệu sợi, bột chất vô cơ Cịn có thêm thành phần thứ ba chất liên kết 4.2 Vật liệu composite cacbon-cacbon Đây vật liệu cacbon cốt sợi cacbon 4.3 Vật liệu composite gốm Thành phần Đất sét hay đất sình nhiều mùn xem nguyên liệu chủ yếu để làm gạch 4.4 Vật liệu composite kim loại Đây vật liệu kim loại sợi kim loại: thép, đồng, nhôm, 4.5 Vật liệu composite tạp lai Là loại vât liêu làm từ nhiều loại cốt sợi vật liệu khác 4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE 4.7 Theo hình dạng cốt liệu 4.7.1 Vật liệu composite cốt sợi Sợi loại vật liệu có chiều kích thước (gọi chiều dài) lớn nhiều so với hai chiều kích thước khơng gian lại Theo hai chiều chúng phân bố gián đoạn vật liệu composite, theo chiều dài chúng dạng liên tục hay gián đoạn Ta thường thấy loại vật liệu cốt sợi gắn liền với từ composite tên gọi Các sản phẩm composite dân dụng thường chế tạo từ loại vật liệu composite cốt sợi, nhựa chủ yếu 4.PHÂN LOẠI VẬT LIỆU COMPOZITE 4.7.2 Vật liệu composite cốt hạt Hạt loại vật liệu gián đoạn, khác sợi khơng có kích thước ưu tiên Loại vật liệu composite cốt hạt phổ biến bê tơng, thường lại gọi ngắn gọn bê tông, nên ta thường thấy gọi composite lại vật liệu composite cốt sợi 4.7.3 Vật liệu composite cốt hạt sợi Ví dụ: bê tơng cốt thép đá nhân tạo tạo thành từ xi măng vật liệu nền, cốt liệu bê tông cát vàng đá dăm cốt hạt, cịn cốt thép bê tơng cốt sợi 5.CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO 5.Công nghệ chế tạo 5.1 Công nghệ khuôn tiếp xúc Lát tay Phun Lát máy 5.2 Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi Khuôn chân không Khuôn chân khônAg autoclave Khuôn ép diaphragm 5.3 Công nghệ tẩm áp lực Tẩm áp lực điều kiện thường Tẩm áp lực chân không 5.4 Công nghệ dập khuôn Dập trực tiếp Dập đúc Dập ép nóng 5.5 Cơng nghệ quấn Các phương pháp công nghệ Máy quấn 5.6 Công nghệ pulltrusion clip 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE Vỏ động tên lửa Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ Bình chịu áp lực cao Chiếc Boeing 787 Bộ quần áo cho nhàDreamliner du lắp đặt hành vũ trụ Everett, Washington Ảnh: Reuters 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp lớp (Sử dụng công nghệ ướt Nga tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu) Ống dẫn nước sạch, nước thơ, nước nguồn composite (hay cịn gọi ống nhựa cốt sợi thủy tinh); Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite; Ống thủy nơng, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn; ống dẫn dầu 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE Vỏ bọc loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất, panell composite; Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng; Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ thiết bị điện, chống sét, cầu chì 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp; Vỏ tầu thuyền composite (vỏ lãi) Thùng rác công cộng Mơ hình đồ chơi trẻ Làm tơn nhựa sợi thủy tinh Tôn nhựa sợi thủy tinh Vỏ tàu thuyền compuzit e 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE Máy phát điện nano Máy biến nước biển thành nước làm từ vật liệu compozite 7.PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI ... liệu compozite Lịch sử phát triển vật liệu compozite Thành phần cấu tạo vật liệu compozite Phân loại vật liệu compozite Công nghệ chế tạo vật liệu compozite Một số sản phẩm chế tạo tư vât liệu compozite... TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE 6.MỘT SỐ SẢN PHẨM ĐƯỢC CHẾ TẠO TƯ VẬT LIỆU COMPOZITE Máy phát... polyamit, THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE 3.2.3 Chất liệu cacbon: THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO VẬT LIỆU COMPOZITE 3.2.4 Chất liệu kim loại Vật liệu compozit kim loại có modun đàn hồi cao