lịch sử về vật liệu composite

Nhà hóa học người Mỹ gốc Bỉ Leo Hendrik Baekeland đã mở ra kỷ nguyên hiện đại của vật liệu composite vào năm 1907. Với việc tạo ra Bakelite, một trong những loại nhựa tổng hợp đầu tiên. Nhựa rất giòn, nhưng Baekeland thấy rằng ông có thể làm mềm và gia cường nó bằng cách kết hợp nó với cellulose.

ỨNG DỤNG ĐẦU TIÊN CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE

Công dụng đầu tiên của Bakelite là chế tạo cần số vào năm 1917 cho ô tô Rolls Royce. Các loại nhựa mới và tốt hơn được sản xuất trong những năm 1920 và 1930. Đầu những năm 1930, hai công ty hóa chất của Mỹ là Cyanamid và DuPont đã phát triển thêm các loại nhựa polymer.

Trong quá trình thử nghiệm, cả hai công ty lần đầu tiên tạo ra nhựa polyester độc lập.

Vào cuối những năm 1930, Công ty Kính Owens-Illinois đã phát triển một quy trình tạo thủy tinh thành sợi mỏng và dệt thành vải. Những sợi thủy tinh mới này, kết hợp với nhựa tổng hợp (polyester), tạo ra vật liệu composite mạnh và nhẹ.

Vào năm 1942, kỹ sư Ray Greene ở Toledo, Ohio (người từng làm việc cho Công ty Kính Owens-Illinois) đã tạo ra một chiếc xuồng từ sợi thủy tinh và nhựa polyester.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VẬT LIỆU NÀY TỚI NAY

Ngành công nghiệp vật liệu composite non trẻ phát triển hơn nữa trong Thế chiến II khi quân đội tìm kiếm vật liệu để cắt giảm trọng lượng của máy bay và tàu thuyền, đồng thời tăng sức mạnh, độ bền và khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết và tác động ăn mòn của không khí và nước muối.

Đến năm 1945, hơn ba triệu kí sợi thủy tinh đã được sử dụng, chủ yếu cho các ứng dụng quân sự. Chẳng bao lâu sau, những lợi ích của vật liệu composite FRP, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn của nó đã được quần chúng biết đến.

Ví dụ, ống sợi thủy tinh được biết đến lần đầu tiên vào năm 1948, đã được sử dụng rộng rãi nhất trong thị trường ăn mòn, ngành công nghiệp dầu mỏ.

Vật liệu composite tiếp tục cất cánh sau chiến tranh và phát triển nhanh chóng trong những năm 1950: Thuyền, xe tải, xe thể thao, bể chứa, ống dẫn và nhiều sản phẩm khác được chế tạo bằng vật liệu composite.

Mặc dù sợi carbon đầu tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1961, nhưng phải mất thêm vài năm nữa, vật liệu composite sợi carbon mới xuất hiện trên thị trường. Việc sử dụng sợi carbon giúp thúc đẩy nhiều ứng dụng trong một số ngành công nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và hàng tiêu dùng.

1966, Stephanie Kwolek, một nhà hóa học, đã phát minh ra Kevlar, một loại sợi para-aramid đủ mạnh để sử dụng trong các vật liệu composite tiên tiến; Kevlar được biết đến với việc sử dụng nó trong áo giáp chống đạn. Sự phát triển của những tạo nhựa mới đã làm tăng nhu cầu về vật liệu composite, đặc biệt là sử dụng trong phạm vi nhiệt độ cao và các ứng dụng ăn mòn.

Trong những năm 1970, thị trường ô tô đã vượt hàng hải với vị trí thị trường vật liệu composite số một và nó vẫn giữ vị trí đó cho đến ngày nay.

Vào cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980, vật liệu composite lần đầu tiên được sử dụng trong một số ứng dụng cơ sở hạ tầng ở châu Âu và châu Á.

Đầu những năm 2000, công nghệ nano bắt đầu được sử dụng trong các sản phẩm thương mại. Vật liệu composite đóng vai trò quan trọng trong ống nano carbon, ống nano carbon số lượng lớn có thể được sử dụng làm sợi composite trong polyme để cải thiện cơ học, nhiệt và tính chất điện của các sản phẩm.

Sự tăng trưởng của in 3-D trong những năm 2010 đã đưa sản xuất vào nhà và các doanh nghiệp nhỏ, cho phép người dùng mang những thiết kế trên máy tính đưa ra ngoài thực tế với chương trình CAD.

Các công ty vật liệu composite đang nhảy vào lĩnh vực in 3-D với sợi gia cường. Các sợi carbon hoặc sợi thủy tinh không liên tục được sử dụng thường xuyên để gia cố nhựa trong các quy trình in 3-D trên mọi lĩnh vực thị trường, bao gồm ô tô, hàng không vũ trụ, dụng cụ, y học và cơ sở hạ tầng.