Vật liệu composite là gì? Cấu tạo và ứng dụng của composite

Vật liệu composite đã đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong suốt quá trình phát triển của lịch sử loài người, từ khi diễn ra nền văn minh đầu tiên cho đến những đổi mới trong thời kỳ hiện đại. Có lẽ bạn không biết nhưng ứng dụng đầu tiên của vật liệu composite đã có từ khoảng năm 3400 trước công nguyên. Đi cùng với chiều dài lịch sử, đến khi ngành công nghiệp phát triển thì loại vật liệu này lại có những cải tiến vượt bậc và cho đến nay đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Vậy thì vật liệu composite là gì? Cấu tạo và ứng dụng của composite như thế nào?
 

 

Vật liệu composite là gì?

Composite hay còn được gọi với những cái tên khác như vật liệu tổng hợp hợp hoặc vật liệu compozit. Đây là loại vật liệu được tạo thành từ hai hay nhiều nguyên liệu khác nhau để tạo nên vật liệu mới có độ bền, đẹp và nhiều tính ưu việt hơn.

Cũng bởi vậy, có thể dễ dàng nhận thấy thấy rằng, composite có những ưu điểm và công dụng nhiều hơn hẳn so với các vật liệu gốc cấu thành nên nó hoặc một số loại vật liệu quen thuộc khác như: thủy tinh, kim loại, gỗ,.... 

Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, loại vật liệu này ngày càng được sản xuất với đa dạng loại cùng nhiều chức năng ưu việt để có thể ứng dụng được trong các lĩnh vực khác nhau. Ví dụ như nhựa PVC được dùng làm chất nền cho gỗ sẽ tạo ra vật liệu composite gỗ nhựa mang những tính chất mới như: có độ bền cao, không bị cong vênh, mối mọt, không thấm nước,....

Cấu tạo của vật liệu composite

Cấu tạo của vật liệu composite thường có hai thành phần chính bao gồm vật liệu cốt và vật liệu nền. Trong đó:

- Vật liệu cốt: Hay còn được gọi là vật liệu gia cường, thường có cấu tạo là các hạt ngắn, bột hoặc các sợi cốt như sợi thủy tinh, sợi polyme, sợi gốm, sợi kim loại,.... nhằm đảm bảo cho composite có các modun đàn hồi và chứa các đặc điểm lý tính cần thiết về độ bền và độ cứng.

- Vật liệu nền: Có thể được cấu tạo từ polymer (polyester, PE, PP, PVC, Epoxy, cao su…), các kim loại và hợp kim, gốm hoặc carbon. Vật liệu nền sẽ đảm bảo liên kết các cốt lại với nhau, tạo ra tính nguyên khối, liên tục, giúp cho composite có độ bền nhiệt, bền hóa và khả năng chịu đựng tốt.
 

 

Các đặc tính của chất liệu composite

Chúng ta có thể phân loại đặc tính của chất liệu composite dựa theo vật liệu cốt và chất nền. Trong đó, đặc tính của vật liệu cốt đó là:

- Là điểm chịu ứng suất tập trung.

- Có khả năng kháng hóa chất môi trường và nhiệt độ.

- Phân tán tốt vào vật liệu nền.

- Gia công thuận lợi.

- Truyền nhiệt và giải nhiệt tốt.

- Thân thiện với môi trường.

Vật liệu nền là chất kết dính và tạo môi trường phân tán nên sẽ có những đặc điểm sau:

- Khi có tác động của ngoại lực sẽ truyền ứng suất sang vật liệu cốt.

- Bảo vệ vật liệu cốt khỏi các tác động của môi trường.

- Có tính bền và dẻo dai, hạn chế vết nứt.

- Có khả năng cách điện, độ dẻo dai tốt, đa dạng màu sắc,....
 

 

Ưu nhược điểm của vật liệu composite

Ưu điểm của composite

Vật liệu composite đã được ứng dụng khá nhiều trong đời sống hàng ngày. Điều đó cũng đã một phần chứng minh được những ưu điểm của sản phẩm như:

- Trọng lượng nhẹ hơn các loại vật liệu khác, có khả năng chống va đập tốt, uốn hoặc kéo dễ dàng hơn so với thủy tinh, gỗ, gốm,....

- Có khả năng chịu được các tác nhân từ môi trường, độ bền cao, không bị mài mòn bởi hóa chất, không bị oxi hóa.

- Chi phí bảo quản thấp.

- Cách điện, cách nhiệt, chống cháy nên khá an toàn khi sử dụng.

- Không chứa chất độc hại.

- Không thấm nước, chống chịu được với thời tiết và tác động của tia tử ngoại nên thời gian sử dụng lâu dài.

- Trọng lượng nhẹ, dễ tạo hình nên có đa dạng mẫu mã với kiểu dáng, kích thước khác nhau.

- Dễ dàng vận chuyển, lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng, cũng không mất nhiều chi phí sửa chữa.

- Vật liệu composite có đa dạng màu sắc, bền đẹp, giữ màu tốt.

- Giá cả hợp lý, thấp hơn nhiều so với các loại vật liệu khác.

Nhược điểm của composite

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội kể trên thì vật liệu composite cũng có một vài nhược điểm đó là:

- Nếu như hư hỏng nặng hoặc là phế phẩm thì sẽ rất khó để tái chế, sửa chữa.

- Phương pháp gia công mất khá nhiều thời gian.

- Trình độ nhân công quyết sẽ quyết định đến chất lượng sản phẩm.

- Mặc dù giá thành phẩm thấp nhưng giá cả để mua vật liệu thô lại khá cao.
 

 

Các loại vật liệu composite phổ biến hiện nay

Hiện nay,  trên thị trường đang xuất hiện một vài loại chất liệu composite như:

- Gỗ nhựa composite (Wood-plastic composite): Là sự kết hợp giữa gỗ, chất dẻo (nhựa) và một số chất phụ gia khác, sử dụng công nghệ hiện đại để tạo nên thành phẩm là những tấm giả gỗ chất lượng. Vậy nên, sản phẩm có những đặc tính cần thiết, ứng dụng được trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

- Gốm composite (Ceramic composite): Là một loại vật liệu composite đặc biệt trong đó có cả phần gia cố và vật liệu ma trận gốm. Vậy nên, đây được xem là một nhóm nhỏ của cả vật liệu composite và gốm sứ. Sản phẩm có khả năng chống sốc nhiệt và chống gãy. 

- Composite kim loại (Metal composite): Là chất liệu composite có sợi hoặc hạt phân tán trong nền kim loại, ví dụ như đồng, nhôm hoặc thép kết hợp với nhựa tổng hợp.

- Bê tông cốt thép (Reinforced concrete): Là vật liệu composite được kết hợp từ bê tông và thép cùng tham gia chịu lực.

- Bê tông cốt sợi thủy tinh (Glass fibre reinforced concrete): Là loại vật liệu mới được sản xuất bằng cách trộn các hỗn hợp cốt liệu mịn như xi măng, cát sạch, nước sạch, sợi thủy tinh kháng kiềm và các phụ gia hóa dẻo, sau đó sử dụng phương pháp đúc khuôn và phun bằng máy để tạo ra sản phẩm.

- Bê tông mờ (Translucent concrete): Là loại vật liệu sử dụng bê tông có tính truyền sáng do các yếu tố quang học nhúng, thường là từ các sợi quang học.

- Gỗ kỹ thuật (Engineered wood): Là một sản phẩm dẫn suất được tạo ra bằng cách liên kết và cố định các sợi, hạt và chất kết dính cùng các phương pháp khác để có thể tạo thành vật liệu hỗn hợp.

- Ván ép (Plywood): Là sự kết hợp của nhiều lớp veneer gỗ xếp vuông góc với nhau. Các lớp ván này sẽ được liên kết chặt bằng keo formaldehyde hoặc keo Phenol rồi đem đi ép bằng máy thủy lực để chúng có thể dính chặt lại với nhau.

- Tre kỹ thuật (Engineered bamboo): Loại vật liệu này được tạo nên từ các sợi tre dán lại với nhau để thành một tấm ván. Đây là một sản phẩm có độ bền, nén, uốn và kéo khá cao.

- Thép composite (Steel composite): là một cấu hình hợp kim màu hoạt động cùng với bê tông. Khi cường độ chịu kéo tuyệt vời của cấu kiện thép kết hợp với cường độ chịu nén của bê tông sẽ giúp cải thiện đáng kể đặc tính chịu lực của kết cấu bao trùm.

- Sợi thủy tinh (Fibreglass): Là một loại vật liệu được tạo thành từ việc gia nhiệt silicat hoặc thủy tinh tái chế ở nhiệt độ 1500 - 1700 độ C để kéo thành các sợi cực kỳ mỏng với đường kính chỉ từ 4 - 34 μm.

- Polymer gia cố bằng sợi carbon (Carbon Fibre reinforced polymer): Là một loại nhựa gia cố cực kỳ mạnh và nhẹ có chứa sợi carbon đạt tỷ lệ độ bền trên trọng lượng rất cao.

- Giấy tráng nhựa (Plastic coated paper): Là sản phẩm được làm từ giấy, sau đó phủ thêm một lớp màng nhựa để trở nên cứng cáp hơn.
 

 

Những ứng dụng thực tế của vật liệu composite

Ứng dụng của chất liệu composite trong thiết kế nội thất và ngoại thất

Với các ưu điểm về khả năng chống ẩm mốc, chống thấm nước, mối mọt, cong vênh, co ngót nên thường được ứng dụng khá nhiều cho thiết kế nội thất và ngoại thất. Không khó để bạn bắt gặp các công trình sử dụng chất liệu composite trong cuộc sống hàng ngày, điển hình như: làm sàn hồ bơi, sàn ban công, sân thượng, ốp tường nhà, làm trần, lam che nắng,....
 

 

Ứng dụng của composite trong sản xuất đồ gia dụng

Hiện nay, trong ngành sản xuất và chế tạo các phương tiện di chuyển thì bạn cũng có thể dễ dàng bắt gặp loại vật liệu này ở vỏ xe, khung trần, thùng xe,... nhằm mục đích giảm trọng lượng của xe. Trong ngành chế tạo tàu thuyền thì composite còn được dùng để làm thùng tàu, mũi tàu, ghe, mái che cho tàu cano,.... Hay trong ngành công nghiệp thì chúng lại được dùng để sản xuất điều hòa, tivi, tủ lạnh, bồn nước,.....
 

 

Ứng dụng của composite trong đời sống

Composite có giá thành thấp hơn nhiều so với thép, inox nhưng vẫn được xem là loại vật liệu cao cấp trên thị trường hiện nay. Vậy nên, chúng cũng được ứng dụng khá nhiều trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống như may mặc, nhựa bao bì, làm nhà máy thủy sản, kho chứa hàng, nhà ăn, sơn tĩnh điện,....
 

 

Trên đây là những chia sẻ của chúng tôi để bạn hiểu hơn về vật liệu composite. Có tuổi đời hình thành từ khá lâu, loại vật liệu này đã ngày càng được phát  triển lên một tầm cao mới, trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống hàng ngày và xuất hiện trong mọi lĩnh vực. Hi vọng rằng qua bài viết, bạn đã có thêm những thông tin thú vị về một loại vật liệu quen thuộc.

---

CÔNG TY TNHH TRANG TRÍ NỘI NGOẠI THẤT P&A

- Văn Phòng Giao Dịch: 77A Đường số 77, Phường Tân Quy, Quận 7, Tp.HCM

- Hotline / Zalo 24/7: 0938 966 660, 0902 768 818

- Email: phong.pa@pacons.com.vn

- Website: www.pacons.com.vn / www.gonhantao.net