Đồ án nghiên cứu chế tạo vật liệu composite cấu trúc lõi tổ ong tại HCMUTE

• Tác giả: Trần Nguyễn Trà My
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thúc Bội Huyên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite cấu trúc lõi tổ ong
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu vật liệu composite
• 1.2. Lịch sử ra đời và phát triển của vật liệu composite
• 1.3. Khái niệm vật liệu composite
• 1.4. Phân loại vật liệu composite
• 1.4.1. Phân loại composite theo vật liệu nền
• 1.4.2. Phân loại composite theo cốt
• 1.5. Composite cấu trúc
• 1.6. Cấu tạo vật liệu composite
• 1.7. Chất phụ gia
• 1.8. Tính chất của vật liệu composite
• 1.9. Ứng dụng của vật liệu composite
• 1.9.1. Trong ngành hàng không vũ trụ
• 1.9.2. Trong một số lĩnh vực đời sống
• 1.9.3. Trong xây dựng
• 1.10. Các phương pháp gia công vật liệu composite
• 1.10.1. Phương pháp đắp tay (Handlay up)
• 1.10.2. Phương pháp súng phun (Spray up)
• 1.10.3. Phương pháp đùn kéo (Pultrution)
• 1.10.4. Phương pháp cuộn sợi (Filament winding)
• 1.10.5. Phương pháp hút chân không (Vacuum bagging)
• 1.11. Giới thiệu về vật liệu composite có cấu trúc lõi tổ ong
• 1.12. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.12.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.12.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.13. Khái niệm vật liệu lõi
• 1.14. Tổng quan vật liệu composite có cấu trúc lõi tổ ong. Tính chất và ứng dụng
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu và thiết bị
• 2.1.1. Nguyên liệu và hoá chất
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu chế tạo
• 2.2.1. Quy trình chế tạo lõi
• 2.2.1.1. Lõi giấy gợn sóng
• 2.2.2. Quy trình chế tạo biên
• 2.2.2.1. Biên gia cường sợi thuỷ tinh trên nền UPE
• 2.2.2.2. Biên gia cường giấy carton trên nền UPE
• 2.2.3. Chế tạo mẫu composite
• 2.2.3.1. Quy trình chung
• 2.2.3.2. Các mẫu composite cấu trúc lõi tổ ong
• 2.2.3.3. Các mẫu composite cấu trúc lõi gợn sóng
• 2.3. Mẫu composite cấu trúc xơ mướp
• 2.4. Mẫu composite đặc
• 2.5. Phương pháp kiểm tra cơ tính
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Kết quả chế tạo lõi
• 3.1.1. Kết quả chế tạo lõi tổ ong
• 3.1.2. Kết quả chế tạo lõi gợn sóng
• 3.2. Chế tạo vật liệu composite UPE sợi thủy tinh
• 3.3. Khảo sát khối lượng của vật liệu composite
• 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của loại vật liệu lõi đến cơ tính vật liệu
• 3.4.1. Đánh giá độ bền uốn
• 3.4.2. Đánh giá độ bền nén
• 3.5. Ảnh hưởng của lớp biên đến cơ tính của vật liệu composite lõi tổ ong
• 3.6. Ảnh hưởng của bề dày thành lõi đến cơ tính của vật liệu composite lõi tổ ong
• 3.7. Ảnh hưởng của hướng nén đến cơ tính của vật liệu composite lõi tổ ong
• 3.8. Ảnh hưởng của cấu trúc sắp xếp các lớp vật liệu đến cơ tính vật liệu
• 3.9. Khảo sát giá thành vật liệu composite lõi tổ ong
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về vật liệu composite

Vật liệu composite là một loại vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều loại vật liệu khác nhau, trong đó bao gồm vật liệu nền và cốt gia cường. Vật liệu nền có vai trò định vị và giữ ổn định cấu trúc, thường được cấu tạo từ polyme, kim loại, hợp kim, gốm, hoặc vữa xi măng. Cốt gia cường có thể là các sợi thủy tinh, sợi polyme, sợi gốm, hoặc các loại hạt kim loại và phi kim. Sự kết hợp này tạo ra một loại vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn so với từng thành phần riêng lẻ. Vật liệu composite đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ xây dựng đến hàng không vũ trụ.

1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của vật liệu composite

Vật liệu composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, với những ứng dụng đầu tiên từ khoảng 5.000 năm trước Công nguyên. Người Ai Cập đã sử dụng vật liệu composite để chế tạo thuyền, trong khi người Hy Lạp cổ đã biết kết hợp mật ong với đất để tạo ra vật liệu xây dựng. Sự phát triển mạnh mẽ của vật liệu composite bắt đầu từ những năm 1930 với sự ứng dụng của sợi thủy tinh. Đến năm 1950, nhựa epoxy và các sợi gia cường khác đã được phát triển, mở ra nhiều ứng dụng mới trong công nghiệp và đời sống. Ngày nay, vật liệu composite đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong ngành xây dựng và sản xuất ô tô.

II. Tình hình nghiên cứu vật liệu composite lõi tổ ong

Nghiên cứu về vật liệu composite lõi tổ ong đã thu hút sự quan tâm lớn trong những năm gần đây. Vật liệu này được biết đến với khả năng nhẹ, bền và có khả năng chịu lực tốt. Tại HCMUTE, nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo vật liệu composite từ phế phẩm công nghiệp, cụ thể là giấy carton. Việc sử dụng giấy carton làm lõi không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu composite lõi tổ ong có thể thay thế cho ván ép trong xây dựng, nhờ vào tính chất cơ học vượt trội và khả năng chống chịu tốt với các yếu tố môi trường.

2.1. Quy trình chế tạo vật liệu composite lõi tổ ong

Quy trình chế tạo vật liệu composite lõi tổ ong bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, nguyên liệu được chuẩn bị từ giấy carton và nhựa UPE. Sau đó, lõi tổ ong được tạo ra bằng cách xử lý giấy carton thành các tế bào hình lục giác. Tiếp theo, lớp biên được gia cường bằng sợi thủy tinh trên nền nhựa UPE. Các mẫu composite sau đó được kiểm tra cơ tính theo tiêu chuẩn ASTM để đánh giá độ bền và khả năng chịu lực. Kết quả cho thấy, vật liệu composite lõi tổ ong có khối lượng nhẹ và cơ tính cao, phù hợp cho ứng dụng trong xây dựng.

III. Ứng dụng và tiềm năng của vật liệu composite tại Việt Nam

Vật liệu composite lõi tổ ong có nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành xây dựng tại Việt Nam. Với điều kiện thời tiết khắc nghiệt và sự xâm thực của môi trường, việc sử dụng vật liệu nhẹ, bền và dễ thi công là rất cần thiết. Vật liệu composite không chỉ giúp giảm thiểu khối lượng công trình mà còn tăng cường độ bền và tuổi thọ. Nghiên cứu cho thấy, vật liệu này có thể được sử dụng làm vách ngăn, tấm lợp, và các cấu kiện khác trong xây dựng. Hơn nữa, việc chế tạo vật liệu composite từ phế phẩm công nghiệp còn góp phần bảo vệ môi trường, tạo ra sản phẩm thân thiện với tự nhiên.

3.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế và môi trường

Việc sử dụng vật liệu composite lõi tổ ong không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn có lợi cho môi trường. Sản phẩm này giúp giảm chi phí vận chuyển và thi công nhờ vào trọng lượng nhẹ. Hơn nữa, việc tận dụng phế phẩm công nghiệp như giấy carton để chế tạo vật liệu composite giúp giảm thiểu lượng rác thải và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu composite có thể giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa trong quá trình sử dụng, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho các công trình xây dựng.