Trong bối cảnh công nghiệp 4.0 phát triển mạnh mẽ, vật liệu composite đang trở thành “chìa khóa vàng” cho nhiều ngành sản xuất tại Việt Nam. Vậy vật liệu composite là gì? Theo báo cáo từ Emidas Magazine, thị trường composite Việt Nam đạt giá trị 450 triệu USD năm 2023 và dự kiến tăng trưởng 12-15% mỗi năm. FBC ASEAN – triển lãm giao thương quốc tế ngành chế tạo – đã chứng kiến sự quan tâm đặc biệt từ các doanh nghiệp về giải pháp vật liệu tiên tiến này.
Tìm hiểu về vật liệu composite
Sự phát triển vượt bậc của công nghệ vật liệu đã mở ra kỷ nguyên mới cho ngành sản xuất công nghiệp. Composite với những đặc tính ưu việt đang dần thay thế vật liệu truyền thống trong nhiều ứng dụng quan trọng.
Vật liệu composite là gì?
Composite là vật liệu gì? Đây là loại vật liệu tổng hợp được tạo thành từ hai hay nhiều thành phần có tính chất khác nhau, kết hợp với nhau để tạo ra vật liệu mới có đặc tính vượt trội hơn từng thành phần riêng lẻ. Không giống như hợp kim, các thành phần trong composite vẫn giữ nguyên tính chất vật lý và hóa học riêng biệt.
Trong ngành công nghiệp phụ trợ, composite đang tạo ra cuộc cách mạng thực sự. Tại FBC ASEAN 2024, hơn 50 doanh nghiệp đã trưng bày các sản phẩm composite tiên tiến, từ linh kiện hàng không đến thiết bị y tế công nghệ cao.
Cấu tạo của vật liệu composite
Cấu tạo composite bao gồm hai thành phần chính:
- Vật liệu nền (Matrix): Đóng vai trò liên kết, bảo vệ và truyền tải lực giữa các thành phần cốt. Vật liệu nền thường là polyme, kim loại hoặc gốm sứ, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
- Vật liệu cốt (Reinforcement): Là thành phần chịu lực chính, quyết định độ bền và độ cứng của composite. Cốt có thể ở dạng sợi (carbon, thủy tinh), hạt hoặc tấm.
Sự kết hợp khéo léo giữa nền và cốt tạo nên tính chất độc đáo của composite. Theo khảo sát từ NC Network Việt Nam, 75% doanh nghiệp sản xuất linh kiện công nghiệp đang chuyển dần sang sử dụng composite để tăng hiệu suất sản phẩm.
Có bao nhiêu loại vật liệu composite?
Việc phân loại composite giúp doanh nghiệp lựa chọn đúng loại vật liệu cho từng ứng dụng cụ thể. Có hai cách phân loại chính được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Phân loại theo vật liệu nền
- Composite nền polyme: Chiếm 90% thị trường composite toàn cầu. Loại này có trọng lượng nhẹ, dễ gia công và chi phí hợp lý. Các doanh nghiệp Nhật Bản tại FBC ASEAN thường sử dụng composite nền epoxy cho sản xuất linh kiện điện tử và thiết bị viễn thông.
- Composite nền kim loại: Được ứng dụng trong môi trường nhiệt độ cao như động cơ máy bay, tuabin. Với khả năng chịu nhiệt lên đến 800°C, loại composite này đáp ứng yêu cầu khắt khe của ngành hàng không vũ trụ.
- Composite nền gốm: Sử dụng trong các ứng dụng siêu chịu nhiệt và mài mòn. Nhiều doanh nghiệp sản xuất lò công nghiệp tại Việt Nam đã áp dụng composite gốm để tăng tuổi thọ thiết bị lên 300%.
Phân loại theo dạng pha cốt
- Composite gia cường hạt: Các hạt cứng phân tán đều trong nền, tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn. Ứng dụng phổ biến trong sản xuất dụng cụ cắt gọt và thiết bị khai thác.
- Composite gia cường sợi: Sử dụng sợi carbon, thủy tinh hoặc aramid làm cốt. Đây là loại composite phổ biến nhất trong công nghiệp với độ bền cao gấp 5-10 lần thép nhưng nhẹ hơn 70%.
- Composite kết cấu: Kết hợp nhiều lớp vật liệu khác nhau, tạo cấu trúc sandwich hoặc laminate. Loại này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất cánh quạt tuabin gió và thân tàu cao tốc.
Tính chất của vật liệu composite
Composite sở hữu nhiều tính chất vượt trội, mở ra cơ hội ứng dụng đa dạng trong công nghiệp. Hiểu rõ các tính chất này giúp doanh nghiệp tối ưu hóa thiết kế sản phẩm.
- Độ bền cao: Composite có độ bền kéo vượt trội, đặc biệt là composite sợi carbon với độ bền có thể đạt 3500 MPa, gấp 7 lần thép thông thường. Tại triển lãm FBC ASEAN, nhiều nhà sản xuất đã demo các bộ phận máy móc composite chịu được tải trọng cực lớn mà không bị biến dạng.
- Khả năng chịu nhiệt tốt: Một số loại composite có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ trên 300°C. Composite gốm thậm chí chịu được nhiệt độ lên đến 1600°C, phù hợp cho các ứng dụng trong lò nung và động cơ phản lực.
- Chống ăn mòn và mài mòn: Khác với kim loại, composite không bị oxy hóa hay ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt. Điều này giúp giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ sản phẩm lên 2-3 lần so với vật liệu truyền thống.
- Trọng lượng nhẹ: Với mật độ chỉ bằng 1/4 đến 1/2 so với thép, composite giúp giảm đáng kể trọng lượng sản phẩm. Trong ngành ô tô, việc sử dụng composite giúp giảm 30-50% trọng lượng xe, tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả.
- Khả năng chống rung và hấp thụ năng lượng: Composite có khả năng giảm chấn tốt, hấp thụ rung động và tiếng ồn. Tính chất này đặc biệt quan trọng trong sản xuất thiết bị công nghiệp và phương tiện giao thông.
- Tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao: Một số composite như sợi carbon/epoxy có khả năng dẫn điện và tản nhiệt tốt, phù hợp cho các ứng dụng điện tử và quản lý nhiệt trong thiết bị công nghệ cao.
>> Xem thêm bài viết về ngành điện tự động công nghiệp
Ưu nhược điểm của vật liệu composite
Như mọi loại vật liệu, composite có những ưu điểm vượt trội nhưng cũng tồn tại một số hạn chế cần lưu ý khi áp dụng.
Ưu điểm của vật liệu composite
- Tính năng cơ học vượt trội: Vật liệu composite sở hữu những tính năng cơ học vượt trội so với nhiều loại vật liệu truyền thống. Sự kết hợp giữa vật liệu gia cường có độ bền cao như sợi thủy tinh, sợi carbon với vật liệu nền như nhựa tạo nên một cấu trúc vững chắc, giúp vật liệu composite có khả năng chịu lực tốt, độ cứng cao, khả năng chịu mỏi ưu việt.
- Khả năng chống ăn mòn và hóa chất: Vật liệu composite có khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa và kháng hóa chất tốt hơn so với nhiều loại vật liệu truyền thống. Điều này cho phép sử dụng vật liệu composite trong môi trường khắc nghiệt, tiếp xúc với hóa chất, độ ẩm mà không lo ngại bị xuống cấp.
- Thiết kế linh hoạt và tùy biến: Ở dạng ban đầu, vật liệu composite có thể dễ dàng tạo hình thành nhiều hình dạng phức tạp theo yêu cầu bằng nhiều phương pháp khác nhau như ép, đùn, đúc, phun…Hơn nữa, bằng cách thay đổi loại, lượng, cách sắp xếp vật liệu gia cường, người ta có thể tạo ra vật liệu composite với tính chất cơ học, vật lý, hóa học phù hợp với từng ứng dụng cụ thể, đáp ứng đa dạng nhu cầu sử dụng.
- Khả năng cách điện và cách nhiệt tốt: Nhiều loại vật liệu composite có khả năng cách điện và cách nhiệt tốt, phù hợp sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tính an toàn cao, ngăn chặn dòng điện hoặc nhiệt độ truyền qua.
- Khả năng chống tia UV và thời tiết: Vật liệu composite có khả năng chống tia UV và chịu được tác động của thời tiết khắc nghiệt như nắng nóng, mưa, gió… mà không bị biến dạng, cong vênh, rạn nứt, phù hợp sử dụng ngoài trời trong thời gian dài.
- Tuổi thọ sử dụng cao: Nhờ vào khả năng chống ăn mòn, kháng hóa chất, chịu được tác động của môi trường và tia UV, vật liệu composite có tuổi thọ sử dụng cao hơn so với nhiều loại vật liệu truyền thống. Điều này giúp giảm chi phí bảo trì, thay thế và đồng thời góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu lượng rác thải công nghiệp.
Nhược điểm của vật liệu composite
- Chi phí sản xuất cao: So với một số loại vật liệu truyền thống, chi phí sản xuất vật liệu composite thường cao hơn. Điều này là do quy trình sản xuất vật liệu composite phức tạp hơn, đòi hỏi công nghệ tiên tiến, máy móc hiện đại và nguyên vật liệu đầu vào có giá thành cao. Bên cạnh đó, việc tối ưu hóa tính chất của vật liệu composite cũng đòi hỏi nghiên cứu, thử nghiệm nhiều lần, góp phần làm tăng chi phí sản xuất.
- Khó tái chế: Việc tái chế vật liệu composite gặp nhiều khó khăn do cấu trúc phức tạp, sự kết hợp chặt chẽ giữa vật liệu nền và vật liệu gia cường. Việc phân tách các thành phần trong vật liệu composite để tái sử dụng đòi hỏi công nghệ phức tạp và chi phí cao.
- Tính đồng nhất không cao: Do đặc thù của quá trình sản xuất, vật liệu composite có thể gặp phải vấn đề về tính đồng nhất. Sự phân bố vật liệu gia cường trong vật liệu nền có thể không đồng đều, dẫn đến sự khác biệt về tính chất cơ học giữa các vị trí khác nhau trên cùng một sản phẩm. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.
- Khó sửa chữa và bảo trì: Việc sửa chữa và bảo trì vật liệu composite phức tạp và tốn kém hơn so với vật liệu truyền thống. Khi bị hư hỏng, việc phục hồi lại tính chất ban đầu của vật liệu composite là rất khó khăn, đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn cao và thiết bị chuyên dụng. Trong một số trường hợp, việc sửa chữa có thể không khả thi, dẫn đến phải thay thế toàn bộ chi tiết, gây tốn kém chi phí và thời gian.
Ứng dụng của vật liệu composite tại Việt Nam
Ứng dụng vật liệu composite tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ trong nhiều ngành công nghiệp trọng điểm. Sự tham gia của các doanh nghiệp tại FBC ASEAN cho thấy tiềm năng to lớn của thị trường này.
Ngành công nghiệp hàng không
Việt Nam đang nổi lên như điểm đến hấp dẫn cho các nhà sản xuất linh kiện hàng không. Ứng dụng của vật liệu composite trong ngành này bao gồm sản xuất cánh máy bay, thân vỏ và các bộ phận nội thất. Nhiều doanh nghiệp đã nhận được đơn hàng gia công từ Boeing và Airbus cho các chi tiết composite công nghệ cao.
Ngành sản xuất ô tô
Ứng dụng composite trong ô tô đang tăng trưởng 20% mỗi năm. Các nhà sản xuất như VinFast, Thaco đã sử dụng composite cho mui xe, cản xe và các bộ phận nội thất. Điều này giúp giảm trọng lượng xe và tăng hiệu suất nhiên liệu đáng kể.
Ngành năng lượng tái tạo
Ứng dụng của composite trong năng lượng tái tạo tập trung vào sản xuất cánh tuabin gió. Với chiều dài có thể lên đến 80m, cánh tuabin composite nhẹ hơn 50% so với vật liệu truyền thống nhưng vẫn đảm bảo độ bền cao. Nhiều dự án điện gió tại Ninh Thuận, Bình Thuận đã sử dụng công nghệ này.
Ngành công nghiệp hóa chất
Composite chống ăn mòn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất bồn chứa, đường ống và thiết bị xử lý hóa chất. Khả năng chống ăn mòn vượt trội giúp tăng tuổi thọ thiết bị lên 3-5 lần so với thép không gỉ.
Ngành xây dựng và kết cấu hạ tầng
Ứng dụng composite trong xây dựng bao gồm gia cố cầu đường, sản xuất cột điện composite và các kết cấu chịu lực. Đặc biệt, thanh composite thay thế cốt thép trong bê tông đang được nghiên cứu và áp dụng tại nhiều công trình ven biển.
Nhìn chung, vật liệu composite với những tính năng vượt trội đang mở ra kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp phụ trợ Việt Nam. Từ định nghĩa cơ bản về composite là vật liệu gì đến những ứng dụng thực tế trong sản xuất, chúng ta thấy rõ tiềm năng to lớn của công nghệ vật liệu này.
FBC ASEAN 2026 sẽ là cơ hội tuyệt vời để doanh nghiệp khám phá các giải pháp composite tiên tiến, kết nối với nhà cung cấp uy tín và học hỏi kinh nghiệm từ các chuyên gia quốc tế. Với mục tiêu 1000 gian hàng và 30000 khách tham quan, triển lãm hứa hẹn mang đến nhiều cơ hội hợp tác trong lĩnh vực vật liệu composite.
Đừng bỏ lỡ cơ hội tham gia FBC ASEAN 2026 để nắm bắt xu hướng công nghệ vật liệu mới và mở rộng mạng lưới kinh doanh. Đăng ký ngay hôm nay tại fbcasean.vn để khám phá thế giới composite đầy tiềm năng!
Thông tin triển lãm FBC ASEAN 2026
- Thời gian: 16-18/09/2026
- Địa điểm: Trung tâm triển lãm Việt Nam (VEC), Đông Anh, Hà Nội
