Những
vật liệu composit đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước
công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi
làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về compozit
chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập.Chính thiên
nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu
trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng
licnin. Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo-
một cấu trúc composite lý tưởng. Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật
ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng. Và ở Việt Nam, ngày
xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách
nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa
đông... Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học
về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công
nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học
công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi
thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite".
Sợi
thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh
dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét. Khi đó các sợi này sẽ mất
những nhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên
có nhiều ưu điểm cơ học hơn. Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa
thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê, ... tạo ra các loại sợi
thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D
(cách
điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ
bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cơ học cao).
Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%)
được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt.
Các
loại sợi hữu cơ phổ biến: Sợi kenvlar cấu tạo từ hợp chất hữu cơ cao
phân tử aramit, được gia công bằng phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ thấp
(-10 °C), tiếp theo được kéo ra thành sợi trong dung dịch, cuối cùng
được sử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi. Sợi kenvlar và tất cả các sợi
làm từ aramit khác như: Twaron, Technora,... có giá thành thấp hơn sợi
thủy tinh như cơ tính lại thấp hơn: các loại sợi aramit thường có độ bền
nén, uốn thấp và dễ biến dạng cắt giữa các lớp.
Sợi
cacbon chính là sợi graphit (than chì), có cấu trúc tinh thể bề mặt,
tạo thành các lớp liên kết với nhau, nhưng cách nhau khoảng 3,35 A°. Các
nguyên tử cacbon liên kết với nhau, trong một mặt phẳng, thành mạng
tinh thể hình lục lăng, với khoảng cách giữa các nguyên tử trong mỗi lớp
là 1,42 A°. Sợi cacbon có cơ tính tương đối cao, có loại gần tương
đương với sợi thủy tinh, lại có khả năng chịu nhiệt cực tốt.
e. Sợi Bor:
Sợi Bor hay Bore (ký hiệu hóa học là B), là một dạng sợi gốm thu được
nhờ phương pháp kết tủa. Sản phẩm thương mại của loại sợi này có thể ở
các dạng: dây sợi dài gồm nhiều sợi nhỏ song song, băng đã tẩm thấm dùng
để quấn ống, vải đồng phương.
f. Sợi Cacbua Silic : Sợi Cacbua Silic (công thức hóa học là: SiC) cũng là một loại sợi gốm thu được nhờ kết tủa.
h. Sợi ngắn và các hạt phân tán
i. Cốt vải:
Cốt vải là tổ hợp thành bề mặt (tấm), của vật liệu cốt sợi, được thực
hiện bằng công nghệ dệt. Các kỹ thuật dệt vải truyền thống thường hay
dùng là: kiểu dệt lụa trơn, kiểu dệt xa tanh, kiểu dệt vân chéo, kiểu
dệt vải mô đun cao, kiểu dệt đồng
phương.
Kiểu dệt là cách đan sợi, hay còn gọi là kiểu chéo sợi. Kỹ thuật dệt
cao cấp còn có các kiểu dệt đa phương như: bện, tết, và kiểu dệt thể
tích tạo nên vải đa phương.
a. Chất liệu nền polyme nhiệt rắn: Nhựa polyeste và nhóm nhựa cô đặc như: nhựa phenol, nhựa furan, nhựa amin, nhựa epoxy.
b. Chất liệu nền polyme nhiệt dẻo: Nền của vật liệu là nhựa nhiệt dẻo như: PVC, nhựa polyetylen, nhựa polypropylen, nhựa polyamit,...
d. Chất liệu nền kim loại
: Vật liệu compozit nền kim loại có modun đàn hồi rất cao có thể lên
tới 110 GPa. Do đó đòi hỏi chất gia cường cũng có modun cao. Các kim
loại được sử dụng nhiều là: nhôm, niken, đồng.
5. Một số sản phẩm từ vật liệu composite
- Vỏ động cơ tên lửa, Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ, Bình chịu áp lực cao.
-
Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốn ướt
của Nga và các tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu). Ống dẫn nước
sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi
thủy tinh); Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite; Ống thủy nông,
ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn; Vỏ bọc các loại
bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất, tấm panell
composite;
-
Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng; Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer,
sứ cilicon, sứ epoxy các loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu dao, sứ trong các
bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì;
- Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp; Vỏ tầu thuyền composite (vỏ lãi).....Thùng rác công cộng…. Mô hình đồ chơi trẻ em
-
Trong kĩ thuật thương mại, thường dùng FRP ( fiber glass reinforced
polyester): nhựa polyester gia cường sợi thủy tinh. Được ứng dụng nhiều
trong sản xuất bồn & silo chứa nước, hóa chất vì tính kháng ăn mòn
hóa chất, giảm thiểu khả năng dẫn điện & dẫn nhiệt.
