a/ Định nghĩa tổng quát về vật liệu composite: 

Composite là một hỗn hợp gồm ít nhất hai pha hay hai thành phần vật liệu. Sự kết hợp này nhằm hạn chế nhược điểm của vật liệu này bằng ưu điểm của vật liệu kia, tạo nên sản phẩm có cơ tính khác hẳn các vật liệu ban đầu.

Ngoài ra, vật liệu composite phải được xác định theo 3 tiêu chuẩn.

(1)   Cả hai chất thành phần phải có tỷ lệ hợp lý (mỗi thành phần phải chiếm ít nhất 5%).

(2)   Chỉ khi các pha thành phần có cơ tính khác nhau và cơ tính của vật liệu composite khác một cách đáng kể với cơ tính của vật liệu thành phần. Ví dụ như chất dẻo, mặc dù trong thành phần có một lượng các chất như bôi trơn, chất chống tia cực tím, các chất vì mục tiêu thương mại như giảm giá thành và dễ chế biến…, nhưng không thỏa mãn tiêu chuẩn thứ hai do vậy không được xem là vật liệu composite.

(3)   Trong vật liệu composite, các vật liệu thành phần không được hòa tan hẳn vào nhau. Do vậy một hợp kim có vi kết cấu hai pha được tạo ra trong quá trình đông rắn của kim loại nóng chảy đồng nhất không được xem là vật liệu composite. Tuy nhiên nếu các phần tử gốm, không biết vì một lý do nào đó được hòa trộn với kim loại để tạo nên vật liệu bao gồm kim loại có chứa các phần tử gốm, thì vật liệu đó chính là vật liệu composite.

Về phương diện hóa học, composite có hai pha (hoặc nhiều hơn) riêng biệt, được phân ra bởi mặt phân cách riêng biệt. Thành phần liên tục tồn tại với khối lượng lớn hơn trong composite được gọi là nền. Theo quan điểm thông thường các đặc tính của nền được cải thiện nhờ sự phối hợp với thành phần khác để tạo nên vật liệu composite. Composite có thể có nền là gốm, kim loại hoặc polymer. Cơ tính của ba loại nền đó khác nhau đáng kể. Các polyme có sức bền và môđun đàn hồi thấp; gốm cứng vững và dòn; kim loại có sức bền và môđun đàn hồi trung bình,và có tính dễ kéo thành sợi.

Thành phần thứ hai được gọi là cốt , có tác dụng làm tăng cơ tính cho vật liệu nền. Thông thường cốt cứng hơn, khỏe hơn và có độ cứng vững cao hơn vật liệu nền. Cốt có ít nhất một kích thước rất bé (khoảng 500mm). Đặc trưng hình học của cốt là một trong những thông số chính để xác định tính có hiệu quả của vật liệu cốt; nói cách khác, cơ tính của vật liệu composite là một hàm của hình dáng và kích thước của sợi vật liệu cốt. Vật liệu cốt thường ở dưới dạng sợi hay hạt.

b/ Ưu, nhược điểm và công dụng của vật liệu composite

* Ưu điểm :

–         Rất bền với môi trường, chịu được môi trường ẩm, mặn, bức xạ mặt trời

–         Có tính trơ với sinh vật biển và hàu hà do đó tiết kiệm được kinh phí và thời gian bảo dưỡng nếu dùng làm vỏ tàu.

–         Có khả năng kết hợp với các vật liệu khác như gỗ, xi măng, thép… để vừa tăng sức bền , vừa giảm giá thành.

–         Rất dễ tạo dáng, có độ bóng bề mặt cao, độ kín nước gần như tuyệt đối.

–         Dễ thi công, dễ sửa chữa, thiết bị thi công đơn giản.

–         Độ bền cơ học cao, trọng lượng riêng bé, do vậy rất có lợi về khả năng tải khi được dùng làm vỏ tàu thủy, phi cơ.

–         Tuổi thọ cao: có thể sử dụng đến 30 năm.

* Nhược điểm:

–         Tính toán phức tạp

–         Chất lượng vật liệu composite phụ thuộc vào tay nghề công nhân.

–         Độ bền va đập kém.

* Công dụng:

Hiện nay vật liệu composite, (đặc biệt là composite nền polymer, cốt sợi thủy tinh, vật liệu composite dạng này còn được gọi là vật liệu FRP, chiếm đến 80% khối lượng vật liệu composite đang được sử dụng) được áp dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cụ thể:

• Trong ngành hàng không: dùng để chế tạo cánh máy bay, anten, cánh trực thăng, ghế ngồi, nội thất sàn, két nhiên liệu, bệ phóng tên lửa…
• Trong ngành ô tô: khung gầm, cabin, bảng thiết bị, trục lái, bánh răng, ổ dỡ…
• Trong tàu thuyền: Sử dụng để chế tạo các loại tàu cá, du lịch, tuần tra, vận tải…
• Trong ngành hóa: ống, thùng chứa, van, bơm…
• Trong ngành điện: Bảng điện, hộp công tơ, cơ cấu chuyển mạch, bộ phận cách điện, đầu nối…
• Dân dụng: mô tô điện, mũ bảo hiểm, gậy đánh golf, bàn, ghế, bồn tắm, cần câu, thuyền buồm, ski…

Nguồn: Internet