Composite là gì? Thành phần cấu tạo, ưu nhược điểm và ứng dụng

Composite, vật liệu composite hay nhựa composite là tên của 1 loại vật liệu được con người sử dụng làm ra rất nhiều các sản phẩm phục vụ cho nhu cầu và cuộc sống của con người hằng ngay.
Thế nhưng rất ít ai biết Composite là gì? Thành phần cấu tạo, hình dáng và giá thành của chúng ra sau. Thông qua bài viết này, các bạn hãy cùng Brandgift tìm hiểu nhé.

vat-lieu-Composite (7)
Thế nào là vật liệu Composite

Composite là gì?

Vật liệu composite là sự kết hợp của hai hay ba loại vật liệu gồm vật liệu kim loại, vật liệu polyme (vật liệu hữu cơ) và vật liệu ceramic (vật liệu vô cơ). Mang hầu các đặc tính tốt của các vật liệu thành phần, mục đích để tạo thành vật liệu mới có tính chất vượt trội hơn hẳn vật liệu ban đầu

Cấu tạo, thành phần và tính chất của vật liệu composite

Cấu tạo của composite

Vật liệu composite được cấu tạo từ hai thành phần chính là chất nền và chất cốt. Trong quá trình tạo ra vật liệu composite, người ta pha liên tục vật liệu nền và pha gián đoạn vật liệu cốt. 

Vật liệu nền trong composite có tác dụng hình thành liên kết, bao bọc vật liệu cốt. Vật liệu nền chịu trách nhiệm cho hình dạng khối của vật liệu composite. Là vỏ bọc bảo vệ, tránh chất cốt khỏi tác động của môi trường. Vật liệu cốt còn có tên gọi khác là vật liệu gia cường.

vat-lieu-Composite (4)
Cấu tạo vật liệu Composite

Thành phần cấu tạo vật liệu composite

Khác với các vật liệu truyền thống, người ta đem sự kết hợp của hai vật liệu nền và cốt để tạo nên một vật liệu hoàn toàn mới. Chắt lọc những điểm mạnh của các vật liệu khác để tạo thành vật liệu composite. Bởi vậy, vật liệu composite có độ bền cao hơn, sử dụng như một loại vật liệu thay thế, nhằm tiết kiệm chi phí và có nhiều lựa chọn hơn về hình dáng, màu sắc.

Nền và cốt có tỉ lệ, hình dáng, kích thước và sự phân bố theo thiết kế đã định trước. Tính chất của các thành phần được kết hợp lại để tạo nên tính chất chung của composite.

Tuy nhiên đó không phải là sự cộng đơn thuần tất cả các tính chất của các thành phần khi chúng đứng riêng rẽ mà chỉ qua lựa chọn trong đó những tính chất tốt và phát huy thêm. Vật liệu composite không hòa tan được với nhau bởi sự phân cách ranh giới pha và thường khác nhau về bản chất.

Tính chất của vật liệu composite

Vật liệu composite mang những tính chất chung của các thành phần tạo ra nó:

  • Có tính chất ứng dụng vượt trội hơn các vật liệu như vật liệu kim loại, gỗ, gốm,…
  • Khối lượng riêng nhẹ hơn các vật liệu truyền thống
  • Bền hơn
  • Tồn tại được trong môi trường khắc nghiệt, ít bị ăn mòn kể cả khi không sơn bảo quản
  • Cách điện và cách nhiệt tốt
  • Chế tạo đơn giản, nhanh hơn các vật liệu khác
  • Giá thành phải chăng
vat-lieu-Composite (2)
Vật liệu Composite bền và vượt trội hơn nhiều so với những vật liệu khác

Phân loại vật liệu composite

Người ta phân loại vật liệu composite dựa vào bản chất của nền và cốt, tức là dựa vào đặc điểm của các pha như sau:

Phân loại dựa theo bản chất của nền:

  • Vật liệu composite nền hữu cơ
  • Vật liệu composite nền kim loại
  • Vật liệu composite tổng hợp nền khoáng chất

Phân loại dựa trên đặc điểm cấu trúc của cốt

Dựa vào cấu trúc của cốt, chia vật liệu composite làm ba loại: composite cốt hạt, composite cốt sợi, composite cấu trúc. Giữa composite cốt hạt và composite cốt sợi khác nhau về kích thước hình học.

vat-lieu-Composite (1)
Bảng phân loại vật liệu Composite

Composite cốt hạt gồm: composite cốt hạt thô và composite cốt hạt mịn .Composite cốt sợi có hai nhóm: là sợi liên tục và sợi gián đoạn (gồm sợi gián đoạn ngẫu nhiên và sợi gián đoạn có hướng). Composite cấu trúc dạng sợi tấm có lớp vật liệu đồng nhất với một số composite khác. Composite cấu trúc được chia thành ba nhóm: là cấu trúc lớp, cấu trúc tấm ba lớp và cấu trúc tổ ong.

Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu composite

Ưu điểm của vật liệu composite

Độ bền chính là thế mạnh của vật liệu composite. Bền hơn hẳn những vật liệu thông thường, kể cả trong môi trường khắc nghiệt, vật liệu composite còn có tính chống ăn mòn (không cần phải phủ một lớp sơn), bền dưới tác dụng của axit và bazơ.

Điều tiếp theo là giá thành của vật liệu composite. Hữu ích và bền như vậy, nhưng giá thành của vật liệu composite lại rẻ hơn so với gang và thép. Composite hoàn toàn làm hài lòng người mua về mức giá của nó.

Về trọng lượng, vật liệu composite có thế mạnh hơn hẳn các vật liệu như gang, thép,…nó rất nhẹ và êm khi mang vác. Việc di chuyển và vận chuyển là vô cùng dễ dàng. Điều này mang lại cả lợi ích cho công trình, cả lợi ích cho nhân công về khâu vận chuyển và mang vác.

Ngày nay con người quan tâm càng qua tâm hơnđến thẩm mỹ mà xét về mặt này, vật liệu composite lại được thêm một điểm cộng nữa. Vật liệu composite đa dạng về màu sắc và hình dáng, đáp ứng hầu hết nhu cầu của từng người.

vat-lieu-Composite (3)
Ưu điểm của Composite rõ ràng và dễ nhận biết

Nhược điểm của vật liệu composite

Nếu gang, thép hay nhựa có thể tái chế được, thì vật liệu composite lại không thể. Điểm trừ của nó chính là khó sử dụng nhiều lần, dẫn đến việc rác thải composite tồn tại nhiều trong môi trường và gây ô nhiễm nếu không có biện pháp xử lý triệt để.

Độ bền là điểm mạnh của vật liệu composite nhưng đây là sản phẩm tổng hợp nên không thể sánh ngang với gang hay thép. Vì vậy, không phải vật liệu composite được thay thế hoàn toàn ở những nơi cần độ bền và chắc như móng công trình.

Ứng dụng của vật liệu composite

Chắc hẳn trong đời sống hàng ngày chúng ta đã tiếp xúc với rất nhiều các sản phẩm được tạo thành từ vật liệu composite. Điển hình như tủ lạnh, điều hòa, tivi, máy giặt, thùng rác, mũ bảo hiểm, đồng hồ…và rất nhiều những sản phẩm khác. Việc được sử dụng rộng rãi của vật liệu composite chứng minh tính ứng dụng của nó. Không những trong đời sống mà cả trong sản xuất đồ gia dụng.

Tuy vật, liệu composite có giá thành rẻ nhưng không đồng nghĩa với kém chất lượng. Nó là loại vật liệu cao cấp được nghiên cứu tổng hợp từ các vật liệu, mà bản chất những vật liệu ban đầu này đã mang sẵn các tính chất tốt. Vậy nên đây chính là một loại vật liệu làm hài lòng người tiêu dùng và người cả những người sản xuất.

Vật liệu composite ứng dụng vào sản xuất đồ gia dụng để phục vụ đời sống con người, bởi nó có thể dễ dàng điều chỉnh theo mong muốn của người tiêu dùng cả về thẩm mỹ và chất lượng sản phẩm. 

vat-lieu-Composite (5)
Ứng dụng của Composite trong đời sống là rất phong phú

Nhờ các đặc tính độ cứng, độ bền cao; tính đàn hồi tốt; nhẹ; cách điện và truyền nhiệt kém; có thể thay đổi hình dáng và màu sắc theo mong muốn và đặc biệt nó bền trong cả môi trường khắc nghiệt.

Ngoài sử dụng để làm đồ gia dụng phục vụ đời sống hàng ngày, vật liệu composite còn được sử dụng sản xuất các vật tư ý tế; chế tạo linh kiện, phụ tùng xe;…vật liệu composite góp phần lớn trong việc chế tạo máy bay bởi ưu điểm vượt trội của nó.

Trong ngành y tế rất nhiều thiết bị y tế chỉ được sử dụng một lần, vật liệu composite vô cùng cần thiết vì nó tiết kiệm chi phí. Đối với những thiết bị y tế như máy móc, bình đựng hóa chất,…cần bền, khả năng chống oxy hóa và ăn mòn cao thì vật liệu composite hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu này.

Trong ngành sản xuất xe máy, ô tô,…vật liệu composite đóng vai trò quan trọng trong linh kiện xe như vỏ xe, thùng xe,…. Vì vật liệu composite nhẹ nên thích hợp để làm giảm trọng lượng, nhưng độ bền vẫn giữ nguyên.