Bài 6: Vật liệu mới SVIP

I. KHÁI NIỆM VẬT LIỆU MỚI

- Vật liệu mới không thuộc nhóm vật liệu truyền thống đang được sử dụng trong sản xuất.

- Vật liệu mới có các tính chất ưu việt về:

+ Tính chất cơ học (độ bền, độ cứng,...).

+ Tính chất vật lí (nhiệt, điện, quang học,...).

+ Tính chất hoá học vượt trội so với các vật liệu truyền thống.

- Vật liệu mới có khả năng thay đổi tính chất và hình dạng theo môi trường hoạt động để thích ứng với điều kiện thay đổi.

II. MỘT SỐ LOẠI VẬT LIỆU MỚI

1. Vật liệu nano

- Vật liệu nano có kích thước hạt ở mức nanômét.

- Ở quy mô này, vật liệu có những tính chất vật lí, hoá học và sinh học khác so với kích thước bình thường.

- Một số vật liệu trở nên bền và nhẹ, một số khác có khả năng:

+ Dẫn điện.

+ Truyền nhiệt.

+ Phản xạ ánh sáng tốt hơn.

- Ứng dụng của vật liệu nano trong lĩnh vực cơ khí bao gồm:

+ Trong ngành hàng không vũ trụ và ô tô, vật liệu nano được sử dụng để tạo ra vật liệu siêu nhẹ và siêu bền, phục vụ sản xuất xe hơi, máy bay,...

+ Trong chế tạo robot, vật liệu nano giúp sản xuất robot mini ứng dụng trong y tế, sinh học,...

+ Trong sản xuất máy móc, vật liệu nano dùng làm lớp phủ cho bạc trục và các chi tiết máy để chống ăn mòn.

2. Vật liệu composite

- Composite là vật liệu kết hợp từ hai hoặc nhiều thành phần gồm:

+ Vật liệu cốt (tăng độ bền).

+ Vật liệu nền (liên kết các thành phần).

- Đặc điểm composite:

+ Độ cứng, độ bền cao.

+ Khả năng chịu nhiệt.

+ Chống mài mòn, chống ăn mòn tốt.

+ Khối lượng riêng nhỏ.

- Các ứng dụng của vật liệu composite trong lĩnh vực cơ khí bao gồm:

+ Trong cơ khí động lực được dùng để chế tạo vỏ máy bay, ô tô, tàu thuỷ.

+ Trong chế tạo máy được dùng để chế tạo các dụng cụ cắt gọt, các trục truyền,...

+ Trong công nghiệp robot được dùng để chế tạo các chi tiết của robot, cánh tay robot,...

+ Ngoài ra còn chế tạo các bình chịu áp lực, cánh quạt tua bin gió,...

3. Vật liệu có cơ tính biến thiên

* Vật liệu có cơ tính biến thiên là loại composite tiên tiến với tính chất thay đổi liên tục trong không gian.

* Tính năng này đạt được bằng cách:

- Điều chỉnh dần phần thể tích và cấu trúc vi mô của các vật liệu cấu thành trong quá trình sản xuất.

* Vật liệu được chọn nhằm đáp ứng các yêu cầu sử dụng cụ thể.

* Loại vật liệu này giúp tránh các vấn đề như ăn mòn, mỏi, đứt gãy và bong tách giữa các thành phần khác nhau (thường gặp ở composite thông thường).

* Ứng dụng của vật liệu có cơ tính biến thiên trong lĩnh vực cơ khí gồm:

- Trong công nghiệp hàng không và vũ trụ:

+ Động cơ tên lửa.

+ Thân máy bay,...

- Trong cơ khí động lực:

+ Chế tạo linh kiện động cơ.

+ Làm lớp vỏ cản nhiệt.

=> Để giảm thất thoát nhiệt từ các bộ phận của hệ thống xả động cơ.

- Ngoài ra, vật liệu còn được dùng trong máy công cụ và dụng cụ cắt.

4. Hợp kim nhớ hình

* Hợp kim nhớ hình là vật liệu có khả năng nhớ và phục hồi hình dạng ban đầu sau khi biến dạng qua quá trình cơ nhiệt.

* Có nhiều loại hợp kim nhớ hình, nổi bật nhất là hợp kim nitinol (nickel và titanium).

* Ứng dụng của hợp kim nhớ hình trong cơ khí gồm:

- Trong công nghiệp chế tạo robot, dùng để chế tạo các chi tiết máy, cơ cấu ở cấp độ micro như:

+ Bộ kẹp micro thụ động.

+ Chuồn chuồn robot,...

- Trong công nghiệp ô tô, sử dụng để làm các bộ truyền động thay thế cho các bộ truyền động điện từ.

- Trong công nghiệp hàng không, vũ trụ dùng để:

+ Chế tạo cánh quạt máy bay thông minh.

+ Cánh máy bay.

=> Tăng khả năng cơ động và điều khiển bằng cách thay đổi hình dạng bề mặt điều khiển.