daigai

Well-Known Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối

Từ những năm 50 của thế kỷ XX, gắn liền với sự phát triển của ngành công
nghiệp tên lửa ở Mỹ là sự hình thành của một ngành khoa học mới - khoa học về vật
liệu composite. Ngay từ khi mới ra ñời, composite ñã chứng minh ñược khả năng
vượt trội của mình nên những nghiên cứu và ứng dụng liên quan ñến vật liệu
composite ngày càng nhiều. ðến nay, composite ñã có mặt trong hầu hết mọi lĩnh
vực của nền kinh tế quốc dân như công nghiệp dân dụng, y tế, thể thao, giao thông
vận tải, xây dựng, công nghiệp nặng (chế tạo máy, chế biến dầu khí, ñiện lực, hóa
chất…) và ñặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ. Sở dĩ composite ñược ứng
dụng rộng rãi là vì chúng rất bền và nhẹ. Rất nhiều ñòi hỏi khắt khe của kỹ thuật và
công nghệ hiện ñại chỉ có composite mới ñáp ứng nổi. Vì thế, ngành khoa học công
nghệ vật liệu mới là một trong những mũi nhọn then chốt của sự nghiệp công
nghiệp hóa, hiện ñại hóa. Nhiều nhà khoa học cho rằng vật liệu composite chính là
vật liệu của tương lai.
Trong số những loại vật liệu ñược sử dụng làm nền cho composite thì nhựa
(nhiệt rắn và nhiệt dẻo) thường ñược sử dụng hơn cả. Composite nền nhựa có những
chức năng vượt trội như tỉ trọng thấp, module cao, ñộ bền cao, chống mài mòn tốt…
Ngoài ra, nó còn có ưu ñiểm nổi trội là giá thành thường thấp hơn so với các sản
phẩm nhựa cùng loại. Tuy nhiên, một khuyết ñiểm rất lớn không thể phủ nhận của
loại sản phẩm này là khó phân hủy và tái chế. Nguyên nhân là do vật liệu gia cường
thường ñược sử dụng là các loại vật liệu tổng hợp như sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi
aramide… Thêm vào ñó, việc sử dụng sợi tổng hợp gây nhiều tác ñộng có hại cho
sức khoẻ người lao ñộng (ví dụ như sợi thủy tinh gây ngứa, có hại cho phổi khi hít
phải). Do ñó, việc sử dụng sợi tự nhiên làm vật liệu gia cường cho composite càng
ñược tập trung nghiên cứu vì ñây là loại sợi không gây hại cho sức khỏe người lao
ñộng, thân thiện với môi trường và có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật.
Ngay từ khi bắt ñầu có nền văn minh, con người ñã biết sử dụng rơm, cỏ gia
cường cho ñất sét ñể xây dựng các công trình, nhà ở, nơi trú ẩn… Như ở nước ta,
ngay từ ngày xưa, ông bà ta ñã truyền lại cách làm “nhà tranh vách ñất” lấy bùn trộn
với rơm băm trát vách nhà. ðó là những composite sợi tự nhiên ñầu tiên ñược con
người sử dụng. Trong sự phát triển của ngành vật liệu composite, composite sợi tự
nhiên cũng ñược nghiên cứu chuyên sâu hơn nữa, phát triển không ngừng và ñã ñạt
ñược nhiều thành tựu khả quan. ðã có rất nhiều loại sợi tự nhiên ñược sử dụng làm
vật liệu gia cường cho composite như: ñai (jute), lanh (flax), gai dầu (hemp), bã mía
(bagasse), lục bình (water hyacyth), lá cây si-dan (sisal), lá cây cọ (palm), sợi xơ
dừa (coir/coconut), bông vải (cotton)…
Trong các loại sợi kể trên, sợi xơ dừa ñang thu hút ñược sự tập trung nghiên cứu
của các nhà khoa học cả trong lẫn ngoài nước bởi sự dồi dào và phổ biến của nguồn
nguyên liệu. Ở Việt Nam, dừa là một loại cây rất quen thuộc với người dân và ñược
trồng với diện tích khá lớn (ví dụ như ở tỉnh Bến Tre). Việc sử dụng phế phẩm vỏ
dừa ñể sản xuất sợi dùng làm vật liệu gia cường cho composite góp phần làm tăng
giá trị cho cây dừa, tăng nguồn thu nhập cho người nông dân.
ðề tài này ñược tiến hành với mục ñích sử dụng sợi xơ dừa gia cường cho
composite nhằm mục tiêu thương mại, góp phần ña dạng hóa sản phẩm, tăng thu
nhập cho người nông dân trồng dừa. ðồng thời, qua ñề tài, chúng tui mong muốn
góp phần nhỏ vào những nghiên cứu về vật liệu composite sợi tự nhiên.
TỔNG QUAN VÀ MỤC TIÊU ðỀ TÀI
2.1. Vật liệu composite
2.1.1. ðịnh nghĩa
Vật liệu comoposite hay composite là vật liệu tổ hợp từ hai hay nhiều loại vật
liệu có bản chất khác nhau, nhằm tạo ra loại vật liệu mới có ñặc tính cơ, lý hay/và
hóa trội hơn ñặc tính cơ, lý hay/và hóa của từng vật liệu thành phần. Một cách tổng
quát, vật liệu composite gồm một hay nhiều pha gián ñoạn (vật liệu cốt hay vật liệu
gia cường) phân bố trong một pha liên tục (vật liệu nền hay vật liệu kết dính).[3]
Vật liệu nền ñảm bảo cho việc liên kết các vật liệu cốt lại với nhau tạo cho vật
liệu gồm nhiều thành phần có tính nguyên khối. ðồng thời, vật liệu nền còn là môi
trường truyền lực cơ học vào vật liệu cốt và bảo vệ cho vật liệu cốt tránh các hư
hỏng (do tác ñộng cơ học, hóa học…). Vật liệu nền của composite có thể là polymer
(nhiệt rắn, nhiệt dẻo), các kim loại và hợp kim, gốm hay carbon.
Vật liệu cốt có thể giúp cho vật liệu nền tăng ñộ cứng, ñộ bền, khả năng chịu va
ñập và chịu mỏi; cải thiện tính dẫn nhiệt, chịu nhiệt, khả năng chống mài mòn, khả
năng dẫn nhiệt. Một vai trò khác không kém phần quan trọng là vật liệu cốt có thể
giúp giảm giá thành cho sản phẩm. Vật liệu cốt của composite có thể là hạt, bột
hay sợi (ngắn hay dài) làm bằng thuỷ tinh, polymer, gốm, kim loại, carbon và có
thể sử dụng cả sợi tự nhiên. Trong composite, hàm lượng của vật liệu cốt thường
chiếm khoảng 40-50%.
Ưu ñiểm nổi bật nhất của composite là có thể thay ñổi cấu trúc hình học, sự
phân bố và các vật liệu thành phần ñể tạo ra một vật liệu mới có ñộ bền ñáp ứng
ñược yêu cầu. Do ñó, composite có khả năng ñáp ứng ñược những yêu cầu rất khắt
khe của nền kỹ thuật hiện ñại (vật liệu nhẹ, cơ tính cao, có khả năng chịu nhiệt ñộ
rất cao). Chính vì vậy, vật liệu composite ñã và ñang giữ vai trò then chốt trong
cuộc cách mạng về vật liệu mới.
2.1.2. ðặc tính chung [3]
Composite ñược tổ hợp từ hai hay nhiều vật liệu nên cơ tính phụ thuộc vào:
- Cơ tính của các vật liệu thành phần.
- Tỉ lệ giữa các vật liệu thành phần.
- Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần (ñặc tính của liên diện).
- Luật phân bố của vật liệu cốt trong vật liệu composite (ngẫu nhiên hay có
ñịnh hướng; phân bố ñồng ñều hay không ñồng ñều; hình thái kiến trúc của tổ hợp
vật liệu cốt…).
- Hình dạng và kích thước của vật liệu cốt.
- Kỹ thuật gia công.
2.1.3. Phân loại
Có 2 cách phân loại vật liệu composite: theo hình dạng của vật liệu cốt và theo
bản chất của các vật liệu thành phần.
Phân loại theo hình dạng của vật liệu cốt:
- Vật liệu composite cốt sợi: gồm có sợi liên tục và sợi gián ñoạn.
- Vật liệu composite cốt hạt.
Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần:
- Composite nền hữu cơ (chịu ñược nhiệt ñộ dưới 3000C)
- Composite nền kim loại (chịu nhiệt ñộ ñến 6000C)
- Composite nền gốm (chịu nhiệt ñộ ñến 10000C)
2.2. Sợi tự nhiên
2.2.1. Cấu trúc vi mô của sợi tự nhiên
Sợi tự nhiên có thể ñược xem như composite của vi sợi cellulose ñược gắn kết
với nhau bởi nền lignin và hemicellulose. Thành tế bào của sợi là lớp màng không
ñồng nhất (xem hình 2.1). Mỗi sợi có cấu trúc lớp phức tạp gồm một lớp sơ cấp
mỏng (là lớp ñầu tiên hình thành trong suốt quá trình phát triển của tế bào) bao
quanh lớp thứ cấp. Lớp thứ cấp ñược tạo thành bởi 3 lớp và lớp trung gian dày xác
ñịnh cơ tính của sợi. Lớp trung gian gồm một chuỗi những vi sợi cellulose xoắn
hình thành từ những phân tử cellulose mạch dài. Góc giữa trục chính của sợi và vi
sợi ñược gọi là góc vi sợi. Giá trị của góc vi sợi thay ñổi theo các sợi khác nhau.
Hình 2.1. Cấu trúc của sợi tự nhiên. [10]
ðường kính thông thường của vi sợi thay ñổi từ 10-30 nm và ñược tạo nên từ
30-100 phân tử cellulose, tạo nên ñộ bền cơ học cho sợi. Pha nền vô ñịnh hình trong
thành tế bào rất phức tạp gồm hemicellulose, lignin và pectin. Phân tử
hemicellulose liên kết hydro với phân tử cellulose, làm nền liên kết giữa những vi
sợi cellulose, hình thành nên mạng cellulose-hemicellulose là cấu trúc chính của tế
bào sợi. Mạng các phân tử lignin không phân cực tác ñộng ñến tính chất của mạng
khác. Nó có vai trò như một chất trợ tương hợp và tăng ñộ cứng của composite
cellulose/hemicellulose.
2.2.2. Thành phần hóa học, khả năng kết tinh và tính chất của sợi tự
nhiên[10]
Thành phần chính của sợi tự nhiên là cellulose (α-cellulose), hemicellulose,
lignin, pectin và sáp. Thành phần hóa học của sợi tự nhiên thay ñổi phụ thuộc vào
loại sợi. Tính chất của mỗi thành phần góp phần tạo nên tính chất chung của sợi.
Cellulose là một polymer tự nhiên gồm những mắc xích cơ sở D-anhydro
glucose (C6H11O5) có ñộ trùng hợp khoảng 10000 ñược ghép lại bởi liên kết β-1,4-
Lumen
Lớp thứ cấp S2
Lớp thứ cấp S1
Lớp sơ cấp
Mạng vi sợi cellulose
kết tinh sắp xếp không
trật tự
Lớp thứ cấp S3
Vi sợi cellulose kết
tinh xếp xoắn ốc
Vùng vô dịnh hình
chứa lignin và
hemicellulose
Link Download bản DOC
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:

 
Sửa lần cuối:

Các chủ đề có liên quan khác

Top