L ời cam đoan
1.2.3.2. Các tính chất cơ học của vật liệu cách nhiệt
Bên cạnh các tính chất vật lý đã nêu trên, vật liệu cách nhiệt còn cần có các tính chất cơ học như tính biến dạng, cường độ, ...
Tính biến dạng: là tính chất của vật liệu bị thay đổi hình dáng và kích thước dưới tác dụng của tải trọng.
Cường độ hay giới hạn bền của vật liệu: là khả năng của chúng chịu được các ứng suất (nén, kéo, uốn) đạt đến giá trị nhất định mà không bị phá hoại.
Các tính chất cơ học của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào cấu tạo của vật liệu, tỷ lệ thành phần pha rắn và tính chất các lỗ rỗng. Có thể cải thiện tính chất cơ học của vật liệu thông qua quá trình tối ưu hóa các thông số công nghệ.
Đối với vật liệu có cấu trúc xơ (sợi): chiều dài xơ, sự phân bố các xơ và hàm lượng chất kết dính sẽ ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của vật liệu.
Ảnh hưởng của chiều dài xơ: Sumaila và ctv [27], tiến hành nghiên cứu các tấm vật liệu composite với 30% trọng lượng là các xơ chuối có chiều dài lần lược là 5, 10, 15, 20, 25mm, các xơ được phân bố ngẫu nhiên và tìm hiểu ảnh
Nguyễn Ngọc Xuân Hoa 34 Khóa 2012B
hưởng của chiều dài xơ đến các tính chất cơ học của vật liệu composite như là độ bền kéo và độ giãn dài, môđun đàn hồi, cường độ nén, năng lượng tác động, cường độ uốn. Cụ thể, độ giãn dài của vật liệu tăng từ 2,4% đến 5,7% với sự gia tăng chiều dài sợi tương ứng từ 5 đến 15mm. Nghiên cứu của Mylsamy và Rajendran [31] cũng cho kết quả tương tự trong khoảng chiều dài xơ từ 3 đến 10mm. Sau đó độ bền kéo và độ giãn dài giảm khi tăng chiều dài sợi đến 25mm; môđun đàn hồi của của vật liệu composite tăng khi chiều dài của sợi tăng, và đạt mức tối đa ở 653,06MPa ứng với chiều dài sợi là 15mm, sau đó môđun đàn hồi đàn hồi giảm xuống 641,93Mpa ứng với chiều dài sợi là 25mm; cường độ nén của vật liệu composite được tăng cường khi tăng chiều dài của sợi với cường độ nén cao nhất là 212,57MPa đạt được khi chiều dài sợi là 25mm. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với những gì mà El-Tayeb [15] and Mylsamy và Rajendran
[31] đã nghiên cứu trên tấm vật liệu từ xơ mía với nhựa polyester và xơ cứng agave gia cường cho vật liệu composite; năng lượng tác động của vật liệu composite giảm khi chiều dài sợi tăng đến 25mm. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Mylsamy và Rajendran [31]; cường độ uốn và môđun uốn của vật liệu composite đạt tối đa là 90MPa và 2,7GPa ứngvới chiều dài sợi
là 25mm.
Ảnh hưởng của sự phân bố các xơ: Theo nghiên cứu của Subhankar Maity và
Kunal Singha [35], độ định hướng của xơ có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền kéo của sản phẩm không dệt. Độ bền kéo của các màng xơ phân bố song song và các
màng xơ phân bố ngẫu nhiên giảm khi tăng gốc cắt của mẫu để đo độ bền. Độ bền cao nhất của sản phẩm không dệt là độ bền theo hướng dọc theo trục xơ. Trong khi độ giãn dài tốt nhất là theo hướng ngang, tức hướng vuông góc với trục xơ. Hệ số biến thiên của màng xơ song song là dưới 10% độ bền kéo. Do đường kính xơ không đồng đều, hệ số biến thiên của màng xơ ngẫu nhiên là trên 10%. Với các xơ sắp xếp ngẫu nhiên có nhiều xơ theo hướng ngang hơn là theo hướng dọc, độ bền kéo theo hướng ngang tăng nhưng theo hướng dọc lại giảm;
Nguyễn Ngọc Xuân Hoa 35 Khóa 2012B
Lin và ctv [26] đã nghiên cứu cách xác định độ bền xé và ảnh hưởng của sự sắp xếp các xơ đến độ bền xé của sản phẩm không dệt. Kết quả nghiên cứu cho thấy, độ bền xé của màng xơ song song và ngẫu nhiên theo hướng ngang cao hơn hướng dọc; Bên cạnh đó, độ bền phá vỡ của màng xơ ngẫu nhiên là thấp hơn màng xơ song song. Bởi vì sự sắp xếp các xơ trong màng xơ ngẫu nhiên là đẳng hướng, do đó có nhiều điểm và khoảng trống xen kẽ nhau trong màng xơ này. Vật liệu sẽ bị phá vỡ từ các lỗ nhỏ rồi lan ra đến các chu vi lớn hơn. Vì vậy, độ bền phá vỡ của màng xơ song song là cao hơn [26].
Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính: cường độ nén và uốn có thể được cải thiện khi tăng hàm lượng và khả năng phân tán chất kết dính trong vật liệu. Việc sử dụng chất kết dính có cường độ cao, tăng khả năng bám dính của chất kết dính với sợi, sự sắp xếp có định hướng hay việc tạo ra mạng không gian hợp lý giữa các sợi cũng sẽ cải thiện cường độ của vật liệu cách nhiệt [7]. Cụ thể, theo nghiên cứu của Mylsamy và Rajendran [31] về xơ agave gia cường cho vật liệu composite cho thấy rằng cường độ nén của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa màng xơ và chất kết dính, mức độ liên kết càng cao thì cường độ
nén càng cao.
Đối với vật liệu có cấu trúc tổ ong: sự phân bố đồng đều các lỗ rỗng, đường kính trung bình của lỗ rỗng cũng như trạng thái bề mặt bên trong các lỗ rỗng có ảnh
hưởng quyết định đến cường độ của vật liệu [7].
Đối với vật liệu có đặc tính mềm, khối lượng thể tích thấp rất ít được sử dụng
độc lập mà thường được sử dụng với các vật liệu bao bọc khác, vì vậy chỉ tiêu về cường độ kéo, nén của nó ít có ý nghĩa thực tếnên thường được bỏ qua [7].