phân loại vật liệu

Vật liệu tổng hợp đề cập đến một vật liệu bao gồm hai hoặc nhiều chất khác nhau được kết hợp theo những cách khác nhau. Nó có thể phát huy ưu điểm của nhiều loại vật liệu khác nhau, khắc phục các khuyết điểm của một loại vật liệu duy nhất và mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu. Do trọng lượng nhẹ, độ bền cao, xử lý và tạo hình thuận tiện, độ đàn hồi tuyệt vời, chống ăn mòn hóa học và khả năng chống chịu thời tiết tốt, vật liệu composite đã dần thay thế hợp kim gỗ và kim loại, được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, ô tô, điện và điện tử, xây dựng, thiết bị thể dục và các lĩnh vực khác, trong những năm gần đây đã được phát triển nhanh chóng.

Vật liệu, chế biến, loại khuôn

Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, công nghệ nhựa và sợi thủy tinh tiếp tục được cải thiện và năng lực sản xuất của các nhà sản xuất nói chung đã được cải thiện, do đó giá cả và chi phí của vật liệu composite cốt sợi thủy tinh đã được nhiều ngành công nghiệp chấp nhận, nhưng độ bền của vật liệu composite cốt sợi thủy tinh là không đủ. sánh với kim loại. Do đó, sợi carbon, sợi boron và các vật liệu composite gia cố khác lần lượt ra đời, làm cho dòng vật liệu composite polymer trở nên hoàn thiện hơn và trở thành vật liệu thiết yếu cho nhiều ngành công nghiệp. Hiện tại, sản lượng vật liệu composite hàng năm trên thế giới đã đạt hơn 5,5 triệu tấn và giá trị sản lượng hàng năm đã đạt hơn 130 tỷ đô la Mỹ. Nếu bao gồm các sản phẩm có giá trị cao của hàng không vũ trụ quân sự ở Châu Âu và Hoa Kỳ, giá trị sản lượng sẽ còn tuyệt vời hơn nữa. Xét trên bình diện toàn cầu, việc sản xuất vật liệu composite trên thế giới chủ yếu tập trung ở Châu Âu, Châu Mỹ và Đông Á.

Trong những năm gần đây, sản xuất và nhu cầu vật liệu composite ở Châu Âu và Hoa Kỳ tiếp tục tăng, trong khi Nhật Bản ở Châu Á phát triển tương đối chậm do suy thoái kinh tế, nhưng thị trường ở Trung Quốc, đặc biệt là ở Trung Quốc đại lục, đang phát triển nhanh chóng. . Theo số liệu thống kê của PPG, nhà sản xuất vật liệu composite lớn trên thế giới, năm 2000, thị phần vật liệu composite toàn cầu ở châu Âu là khoảng 32% và sản lượng hàng năm khoảng 2 triệu tấn. Đồng thời, tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm của vật liệu composite ở Hoa Kỳ trong những năm 1990 là khoảng hai lần tốc độ tăng trưởng GDP của Hoa Kỳ, đạt 4% đến 6%. Năm 2000, sản lượng vật liệu composite hàng năm ở Hoa Kỳ đạt khoảng 1,7 triệu tấn. Đặc biệt, sự gia tăng nhanh chóng vật liệu composite cho ô tô đã dẫn đến sự hồi sinh của ô tô Mỹ trên thị trường toàn cầu. Sự phát triển của vật liệu composite ở châu Á trong những năm gần đây có liên quan mật thiết đến những thay đổi chung trong nền kinh tế chính trị và tỷ trọng của các quốc gia rất khác nhau. Nhìn chung, vật liệu tổng hợp ở châu Á sẽ tiếp tục phát triển, với tổng sản lượng khoảng 1,45 triệu tấn vào năm 2000 và tổng sản lượng dự kiến ​​là 1,8 triệu tấn vào năm 2005.

Lịch sử phát triển vật liệu

Từ quan điểm ứng dụng, vật liệu composite chủ yếu được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và các ngành công nghiệp khác ở Hoa Kỳ và Châu Âu. Năm 2000, lượng vật liệu composite được sử dụng cho phụ tùng ô tô ở Hoa Kỳ đạt 148.000 tấn và lượng vật liệu composite được sử dụng trong phụ tùng ô tô ở châu Âu ước tính đạt 105.000 tấn vào năm 2003. Tại Nhật Bản, vật liệu composite chủ yếu được sử dụng cho nhà ở. xây dựng, chẳng hạn như thiết bị phòng tắm. Tuy nhiên, từ góc độ toàn cầu, ngành công nghiệp ô tô là ngành sử dụng vật liệu composite lớn nhất và tiềm năng phát triển trong tương lai vẫn còn rất lớn và nhiều công nghệ mới hiện đang được phát triển. Ví dụ, để giảm tiếng ồn của động cơ và tăng sự thoải mái cho ô tô, người ta đang nỗ lực phát triển các tấm thép giảm rung bằng nhựa nhiệt dẻo dính giữa hai lớp tấm cán nguội; Thanh kết nối và ống lót ổ trục đã bắt đầu sử dụng vật liệu composite ma trận kim loại. Để đáp ứng yêu cầu nhẹ của ô tô, ngày càng có nhiều vật liệu composite mới sẽ được áp dụng cho ngành sản xuất ô tô. Đồng thời, với việc ngày càng chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường trong những năm gần đây, việc ứng dụng vật liệu composite polymer thay thế gỗ cũng được đẩy mạnh hơn nữa. Ví dụ, vật liệu composite được xử lý từ sợi thực vật và nhựa phế thải đã được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ làm pallet và hộp đóng gói để thay thế các sản phẩm bằng gỗ; và vật liệu composite có thể phân hủy cũng đã trở thành trọng tâm của sự phát triển và nghiên cứu trong và ngoài nước.

Ngoài ra, công nghệ nano đã dần thu hút sự chú ý của mọi người, và việc nghiên cứu và phát triển vật liệu nanocompozit cũng trở thành một điểm nóng mới. Nhựa biến tính nano có thể thay đổi trạng thái tổng hợp và hình thái tinh thể của nhựa, để chúng có những đặc tính mới. Trong khi khắc phục mâu thuẫn không tương thích giữa độ cứng và độ dẻo dai của vật liệu truyền thống, các đặc tính toàn diện của vật liệu được cải thiện rất nhiều.