VẬT LIỆU TỔNG HỢP: KHÁI NIỆM, LOẠI VÀ VÍ DỤ - KHOA HỌC

Các vật liệu tổng hợp là những chất liệu được làm bằng polyme tổng hợp hoặc các phân tử nhỏ. Các hợp chất được sử dụng để tạo ra các vật liệu này đến từ hóa chất dầu mỏ hoặc hóa dầu.

Các hợp chất hóa học khác nhau được sử dụng để tạo ra các loại sợi khác nhau. Hầu hết các vật liệu tổng hợp được làm từ các chất hóa học có nguồn gốc từ polyme, do đó chúng bền hơn và bền hơn.

Vật liệu tổng hợp chiếm gần một nửa tổng số vật liệu được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực công nghệ dệt. Có nhiều phương pháp khác nhau để sản xuất các vật liệu này, nhưng phổ biến nhất là tiện nóng chảy. Trong quá trình này, nhiệt độ cao được sử dụng để thay đổi và tạo khuôn hình dạng và kích thước của sợi hoặc vật liệu tổng hợp.

Những vật liệu này rất cứng và thường cung cấp các tính năng thân thiện với người tiêu dùng. Một số tính năng phổ biến nhất là vật liệu chống thấm nước, vật liệu co giãn và các bộ phận chống ố.

Điều này có thể xảy ra vì sợi tự nhiên nhạy cảm với các yếu tố và có xu hướng bị hỏng theo thời gian; điều này có nghĩa là chúng có thể phân hủy sinh học. Sợi tự nhiên cũng dễ bị hư hại do sâu bọ ăn chúng, như trường hợp của sâu bướm ăn bông, len và lụa.

Sợi tổng hợp miễn nhiễm với những loài gây hại này và không bị hư hại khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, nước hoặc dầu. Một số vật liệu tổng hợp phổ biến nhất là nylon, polyester, sợi carbon, rayon và spandex hoặc lycra.

Trong thời gian gần đây, bùng nổ phát minh ra các vật liệu tổng hợp mới. Với công nghệ, các nhà khoa học đã khám phá ra các tuyến đường tổng hợp mới để liên kết các phân tử nhỏ thành chuỗi polyester lớn với các đặc tính chính xác cho các mục đích sử dụng cụ thể.

Một ví dụ trong số này là các sợi polypropylene được sử dụng trong thảm hoặc các loại polyethylene được sử dụng để làm chai nhựa. Họ cũng đã cố gắng phát triển các chất cực kỳ mạnh mẽ như kevlar.

Các loại vật liệu tổng hợp và đặc điểm

Nhựa sinh học

Nhựa không bị phân hủy, đó là lý do tại sao chúng là nguồn gây ô nhiễm môi trường lớn. Ngoài ra, hầu hết chất dẻo có nguồn gốc từ dầu thô, không thể tái tạo được.

Nhưng công nghệ đã làm cho nó có thể chuyển đổi tài nguyên tái tạo thành nhựa và cao su tổng hợp. Những chất này bền vững vì chúng tiết kiệm tài nguyên hóa thạch và mặc dù chúng chưa thể phân hủy sinh học nhưng đó là một tiến bộ lớn của khoa học.

Nylon

Nó là một họ polyme tổng hợp và được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1935; nó là sợi tổng hợp được sản xuất hàng loạt đầu tiên. Điều này là do nhu cầu thay thế tơ lụa và sợi gai dầu của châu Á trong thế chiến thứ hai. Vào thời điểm đó, nó được sử dụng để làm lốp xe, lều, áo poncho và các vật dụng quân sự khác. Nó thậm chí còn được sử dụng để làm tiền giấy ở Hoa Kỳ.

Nó rất dễ cháy, nó cháy thay vì tan chảy. Nó khá đàn hồi; nó rất mạnh, nó chống lại côn trùng, động vật, nấm và nhiều hóa chất rất tốt.

Nó có nhiều ứng dụng thương mại trong sợi tổng hợp, chẳng hạn như trong trải sàn và gia cố bằng cao su; Nó cũng được sử dụng trong mô hình hóa các bộ phận ô tô, đặc biệt là khoang động cơ, và trong thiết bị điện, bàn chải đánh răng, thảm, tất nylon và vải quần áo.

Nylon rắn cũng được sử dụng để làm bàn chải tóc và các bộ phận cơ khí, chẳng hạn như ốc vít và bánh răng. Nhựa nylon được sử dụng trong một số bao bì thực phẩm; đặc biệt là trong những loại được đóng trong túi cho lò nướng và trong bao bì xúc xích và thịt.

Hợp chất nhựa

Đây là tên gọi của các loại nhựa được gia cố bằng các sợi khác nhau để làm cho chúng đàn hồi và chắc chắn hơn. Một ví dụ là hỗn hợp giữa polyme và carbon, tạo ra một loại vật liệu nhẹ được sử dụng để vận chuyển những thứ sử dụng nhiên liệu một cách hiệu quả.

Các hợp chất này ngày càng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ. Máy bay Airbus A360 và Boeing 787 được làm từ nhựa 50%. Điều duy nhất khiến nó không được sử dụng nhiều hơn, đặc biệt là trong sản xuất xe cộ, là giá thành cao.

Polyester

Vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt may; hầu hết quần áo có một số loại polyester. Có một số giống thậm chí có thể phân hủy sinh học, mặc dù hầu hết là không.

Ngoài quần áo, nhiều loại vải dệt polyester được sử dụng trong đồ nội thất gia đình và khăn trải giường. Polyester có thể được tìm thấy trong áo sơ mi, quần, áo khoác, mũ, ga trải giường, chăn, đệm, vật liệu trám, đồ nội thất bọc và khăn tắm. Polyester công nghiệp được sử dụng để gia cố lốp xe, dây đai an toàn và để gia cố các loại nhựa có tính thấm hút cao.

Vật liệu này cũng được sử dụng để làm chai lọ, ca nô, dây cáp, và hình ảnh ba chiều, cùng nhiều loại khác. Ngoài ra, nó được sử dụng làm lớp hoàn thiện trên các sản phẩm bằng gỗ, chẳng hạn như guitar, piano và nội thất du thuyền.

Polyester có khả năng chống vết bẩn cao; Thuốc nhuộm duy nhất có thể nhuộm nó được gọi là thuốc nhuộm phân tán. Trong nhiều cơ hội, sự kết hợp giữa polyester và sợi tự nhiên được tạo ra để thu được các kết quả khác nhau. Ví dụ, hỗn hợp polyester / bông, polycotton, là một loại vải bền, chống nhăn, không co rút.

Vật liệu tự sửa chữa

Những vật liệu mới đang được phát triển này có khả năng sửa chữa những hư hỏng mà vào thời điểm khác có thể coi là không thể sửa chữa được. Chúng được phát hiện vào đầu những năm 2000.

Polyme không phải là vật liệu duy nhất có khả năng tự phục hồi, nhưng chúng là vật liệu hiệu quả nhất. Chúng liên quan đến thiết kế rất phức tạp và khó sản xuất, nhưng khi sửa chữa chúng bền hơn các loại polyme khác. Chúng dự kiến sẽ được sử dụng ngày càng nhiều trong các lớp phủ, thiết bị điện tử và giao thông vận tải.

Sợi carbon

Nó là một loại nhựa được gia cố chắc chắn và nhẹ có chứa sợi carbon. Sợi carbon có thể đắt để sản xuất, nhưng nó được sử dụng rộng rãi trong ô tô, hàng không vũ trụ, kỹ thuật dân dụng, đồ thể thao và các ứng dụng kỹ thuật khác.

Nó cứng nhưng đồng thời có thể đúc và có khả năng chịu nhiệt độ cao tốt.

Kevlar

Kevlar là một loại nhựa rất bền. Nó có đặc tính rất được săn đón vì được làm từ các sợi được ép chặt vào nhau. Nó là một họ hàng của nylon, nó được coi là một siêu polymer và được giới thiệu ra thị trường vào những năm 70.

Nó là một vật liệu rất bền, nhưng tương đối nhẹ. Nó không tan chảy và chỉ phân hủy ở nhiệt độ cao hơn 450 ° C; cái lạnh cũng không gây hại cho nó, nó có thể tồn tại ở nhiệt độ xuống -196 ° C. Nó chống lại các cuộc tấn công từ các hóa chất khác nhau và độ ẩm không làm hỏng nó.

Kevlar là một vật liệu chống đạn đạo tuyệt vời, vì rất khó để một viên đạn hoặc dao xuyên qua các sợi vải. Nó cứng hơn thép, giống như áo giáp hiện đại, nhưng nhẹ hơn và linh hoạt hơn thép.

Các ứng dụng khác của Kevlar bao gồm được sử dụng trong sản xuất lốp xe đạp, thuyền buồm và đầu trống cho trống âm nhạc.

Lycra

Lycra hoặc spandex là một loại sợi được biết đến là đặc biệt đàn hồi; nó có thể mở rộng đến 5 lần kích thước của nó. Đặc điểm quý giá nhất của nó là mặc dù kéo dài nhưng nó vẫn trở lại kích thước ban đầu và khô nhanh hơn các loại vải khác. Nó cứng hơn và bền hơn cao su và được phát minh vào những năm 1950.

Do tính đàn hồi và sức mạnh của nó, nó được sử dụng trong nhiều mặt hàng quần áo, đặc biệt là trong thể thao. Quần đùi đi xe đạp, quần bơi, quần trượt tuyết, bộ quần áo ba môn phối hợp và bộ đồ lặn chỉ là một vài trong số những cách sử dụng phổ biến nhất. Các ứng dụng khác bao gồm đồ lót, đồ tắm, găng tay và lycra.

Polyme phản ứng thông minh

Cao su tổng hợp và gel có thể điều chỉnh hình dạng của chúng để đáp ứng với các kích thích bên ngoài; điều này có nghĩa là chúng phản ứng với những thay đổi của môi trường. Khả năng này rất hữu ích vì nó có thể giúp bạn thiết kế các vật liệu thông minh khác, chẳng hạn như cảm biến và báo động. Khi công nghệ tự phục hồi được thêm vào phương trình này, kết quả có thể có những ứng dụng quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp.

Những vật liệu này có thể nhạy cảm với những thay đổi về nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, cường độ ánh sáng, từ trường và điện tử. Chúng có thể làm thay đổi màu sắc, độ trong suốt hoặc thậm chí là hình dạng của nó.

Chúng được sử dụng trong kỹ thuật y sinh, hydrogel và bao bì phân hủy sinh học.

Acrylic

Nó được phát triển vào những năm 1940. Nó bền, nhẹ và ấm, do đó nó thường được sử dụng trong áo len, bọc đồ nội thất, trong thảm và để bọc ủng và găng tay.

Nó mềm đến mức có cảm giác như len khi chạm vào; Sau khi trải qua một quy trình chính xác, nó có thể được sử dụng để bắt chước các loại vải khác như cotton. Đôi khi nó được sử dụng để thay thế cho loại cashmere đắt tiền hơn.

Acrylic rất bền và chắc. Nó tiếp nhận màu rất tốt, không có vấn đề gì khi giặt và thường không gây dị ứng. Đối với quần áo, nó thường được sử dụng để sản xuất tất, khăn quàng cổ và mũ. Ngoài ra, nó được sử dụng trong các sợi chỉ để đan, đặc biệt là trong móc.

Cao su tổng hợp

Nguồn gốc của cao su tổng hợp có từ cuối thế kỷ 19 do nhu cầu tạo ra một biến thể của cao su tự nhiên có thể đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp ô tô.

Cao su tổng hợp cải thiện so với cao su tự nhiên vì thành phần của nó cho phép nó dễ quản lý hơn và chịu các biến dạng mà không làm mất tính đàn hồi của nó.

Chất kết dính

Các chất kết dính có thể có nguồn gốc động vật, thực vật hoặc tổng hợp. Loại thứ hai dựa trên polyme có nguồn gốc từ dầu mỏ, cũng như cao su tổng hợp hoặc keo polyurethane.

Lần lượt, chất kết dính có thể được phân loại, theo thành phần của chúng, thành chất kết dính một thành phần và hai thành phần.

Đất sét polymer

Nó thực hiện các chức năng của đất sét đất, chỉ có điều nó chủ yếu được tạo thành từ polyvinyl clorua (PVC). Nó chỉ mới xuất hiện trên thị trường một thời gian ngắn, nhưng giá thành rẻ và khả năng của nó đang cho phép nó được sử dụng ngày càng rộng rãi so với đất sét truyền thống.

Silicone

Thành phần tổng hợp của silicone được thực hiện vào năm 1938. Đây là một sản phẩm rất linh hoạt để sử dụng hàng ngày trong các ngành công nghiệp như điện tử, xây dựng, dược phẩm, hoặc nội thất. Khả năng lớn nhất của nó là nó có thể được nung ở nhiệt độ cao mà không bị biến dạng hoặc mất tính chất.

Nhựa nhiệt dẻo

Nhựa nhiệt dẻo là sự kết hợp của nhựa có nguồn gốc từ dầu thô cùng với oxy, hydro và carbon. Khả năng chính của nó là chúng có thể được nấu chảy để sau này có thể có hình dạng bạn muốn.

Nó được ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô để phát triển đèn pha, cho các sản phẩm chống thấm nước như rèm tắm hoặc áo mưa hoặc để sản xuất ống dẫn.

Người giới thiệu

Nêu một số ví dụ về vật liệu tổng hợp? Câu hỏi và trả lời. Phục hồi từ tài liệu tham khảo.com.
Năm vật liệu tổng hợp có sức mạnh thay đổi thế giới (2015). Cuộc trò chuyện. Được khôi phục từ theconversation.com.
Nylons (Polyamide) (2017) Plastipedia. Được khôi phục từ bpf.com.uk.
Phần 8: Nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán. (mười chín tám mốt). AATC. Đã khôi phục từ books.google.com.
Tiện nghi tại nhà: Nghệ thuật và Khoa học của việc Giữ nhà. (2005) Simon và Schuster. Đã khôi phục từ books.google.com.
(2016) Giải thích Nội dung đó. Được khôi phục từ Explainthatstuff.com.
Polyme thông minh cho quá trình phân hủy sinh học và xử lý sinh học (2001) CRC. Đã khôi phục từ books.google.com.
Thương hiệu Kevlar®. Tốt hơn, mạnh hơn và an toàn hơn. Phục hồi từ dupont.com.
Công nghệ sản xuất: Vật liệu, Quy trình và Thiết bị (2011). Boca Raton, Florida. CHÚNG TA. CRC. Đã khôi phục từ books.google.com.

VẬT LIỆU TỔNG HỢP: KHÁI NIỆM, LOẠI VÀ VÍ DỤ - KHOA HỌC - 2026