Bạn có bao giờ thắc mắc: Nhà xây bằng gì? Áo mặc từ đâu ra? Câu trả lời gói gọn trong hai chữ: Vật liệu. Vậy vật liệu là gì? Ứng dụng của các loại vật liệu công nghiệp ra sao. Hãy cùng các kỹ sư của chúng tôi đi sâu vào tìm hiểu qua bài viết dưới đây!
Hiểu đơn giản, vật liệu là những thứ con người sử dụng để tạo ra sản phẩm, công trình, công cụ hoặc đã được chế biến ở mức độ nhất định, sẵn sàng phục vụ cho sản xuất và đời sống con người.
Không có vật liệu, thế giới này sẽ chỉ toàn ý tưởng “treo trên mây”, vì vật liệu chính là cầu nối giữa ý tưởng sáng tạo và thành phẩm thực tế. Thậm chí, nếu bạn đang đọc dòng chữ này qua một màn hình – Xin chúc mừng! Bạn vừa chạm mặt với một vài loại vật liệu công nghệ cao rồi đấy!
Vật liệu thì nhiều vô kể, từ tự nhiên đến nhân tạo, từ truyền thống đến hiện đại, mỗi loại đều mang trong mình một sứ mệnh riêng. Dưới đây là 4 nhóm vật liệu cơ bản nhất
Gồm các loại vật liệu như gỗ, đá, tre, sợi bông, da,… Tuy cổ điển nhưng vẫn được ưu chuộng nhờ tính thẩm mỹ, thân thiện môi trường và dễ tái tạo. Nhiều công trình kiến trúc hiện đại ngày nay vẫn kết hợp vật liệu tự nhiên để tạo điểm nhấn độc đáo
Là nhóm dễ gặp nhất, bao gồm: Xi măng, gạch, cát, kính, thép,… tất cả đều góp phần tạo nên những ngôi nhà, cây cầu, tòa cao ốc mà bạn nhìn thấy mỗi ngày. Chúng phải bền, chịu lực tốt và thích nghi với môi trường khắc nghiệt
Là tương lai của ngành vật liệu, với những cái tên như: Sợi carbon, vật liệu nano, tự phục hồi hay thay đổi tính chất theo môi trường. Các loại vật liệu tiên tiến này có mặt phổ biến trong các lĩnh vực như hàng không, y học, điện tử, năng lượng tái tạo,…
Đây là nhóm vật liệu mà các kỹ sư của chúng tôi tiếp xúc, nghiên cứu và ứng dụng hằng ngày. Không chỉ đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và chế tạo, vật liệu công nghiệp cũng chính là nội dung trọng tâm của bài viết này
Trong kỹ thuật và công nghiệp, vật liệu không chỉ bao gồm các chất liệu nguyên sinh mà còn bao gồm những sản phẩm bán thành phẩm đã qua gia công, tinh luyện nhằm đáp ứng yêu cầu cơ lý và hóa lý trong môi trường vận hành thực tế. Một số loại vật liệu công nghiệp tiêu biểu gồm:
Thép là một trong những vật liệu lâu đời nhất, từng gắn liền với các công trình thép tiền chế đầu tiên. Từ những thanh thép rèn thô sơ thời cách mạng công nghiệp đến thép hợp kim cao cấp ngày nay, vật liệu thép đã trải qua nhiều biến động của thời gian và không ngừng được cải tiến về độ bền, khả năng chống gỉ và tính linh hoạt trong gia công
Inox (hay thép không gỉ), được xem là người anh em cao cấp của thép, mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội trong môi trường nước, hóa chất và không khí ẩm. Nhờ vẻ ngoài sáng bóng, độ bền cao và tuổi thọ dài, các loại inox được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, y tế, công nghệ sinh học và cả trong các công trình cao cấp đòi hỏi thẩm mỹ và độ sạch cao
Vật liệu gang không phải là loại vật liệu mới, nhưng giá trị của loại vật liệu công nghiệp này chưa bao giờ cũ. Với khả năng đúc tốt, giảm rung và chịu lực tốt, các loại vật liệu gang trở thành lựa chọn lý tưởng để chế tạo thân van công nghiệp, nắp hố ga, ống thoát nước lớn và các chi tiết chịu tải trọng tĩnh
Từ hàng nghìn năm trước, đồng đã được con người khai thác và sử dụng như một vật liệu quý. Ngày nay, đồng không chỉ là giải pháp dẫn điện, dẫn nhiệt lý tưởng, mà còn là sự lựa chọn hàng đầu để chế tạo các thiết bị đo, linh kiện điện tử, hệ thống ống dẫn nước sạch và khí
Trong dòng chảy hiện đại hóa của ngành kỹ thuật, các loại vật liệu nhựa nổi lên như một lựa chọn linh hoạt, nhẹ và hiệu quả về chi phí. Từ những loại nhựa nhiệt dẻo phổ thông đến các dòng nhựa kỹ thuật cao, nhựa đáp ứng tốt các yêu cầu về chống ăn mòn, cách điện và thi công nhanh chóng trong nhiều hệ thống công nghiệp và dân dụng.
Từ những đường ống dẫn âm thầm đến các chi tiết kết nối nhỏ nhất, vật liệu chính là nền tảng vận hành của mọi hệ thống kỹ thuật.
Ngành ống sử dụng đa dạng các loại vật liệu tùy theo mục đích dẫn nước, khí, hóa chất hay chất lỏng đặc biệt. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp giúp đảm bảo độ bền, khả năng chịu áp và tuổi thọ hệ thống, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn trong vận hành
Vật liệu sử dụng trong van công nghiệp được lựa chọn dựa trên môi trường vận hành và yêu cầu kỹ thuật cụ thể như: Chịu nhiệt, chống ăn mòn hay chịu áp. Từ đó, mỗi loại vật liệu sẽ đảm nhận vai trò phù hợp trong kết cấu của van như: Thân van, đĩa, trục, lớp lót,…
Vật liệu trong thiết bị đo (như đồng hồ đo nước, đo áp suất, đo nhiệt độ) cần đảm bảo độ ổn định cao, không bị biến đổi tính chất dưới tác động của nhiệt độ, áp suất hoặc hóa chất. Chúng giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì độ chính xác và tuổi thọ của thiết bị trong các điều kiện đo phức tạp
Phụ kiện như: Co, tê, mặt bích, khớp nối… đòi hỏi các loại vật liệu có độ bền cơ học tốt, dễ gia công và phù hợp với đặc tính của môi trường lắp đặt. Việc lựa chọn vật liệu đúng giúp đảm bảo khả năng kết nối an toàn và vận hành ổn định lâu dài
Ngành vật liệu công nghiệp trên thế giới đã có những bước tiến vượt bậc, đặc biệt trong việc phát triển các loại vật liệu mới như: Vật liệu nano, vật liệu composite hiệu suất cao hay vật liệu siêu nhẹ trong hàng không và quốc phòng. Ví dụ:
Trong khi đó, Việt Nam vẫn tập trung chủ yếu vào sản xuất vật liệu truyền thống như thép, xi măng, nhựa kỹ thuật và vật liệu xây dựng cơ bản. Một số doanh nghiệp lớn đã nội địa hóa được quy trình sản xuất, nhưng vật liệu cho công nghệ cao vẫn phải nhập khẩu, đặc biệt trong các ngành điện tử, quốc phòng và hàng không.
Ngày nay, các nhà khoa học đang không ngừng khám phá những loại vật liệu mới. Trong thập kỷ tới, các loại vật liệu công nghiệp sẽ trở nên thông minh hơn, nhẹ hơn và bền vững hơn. Các xu hướng nổi bật gồm:
Hãy tưởng tượng một thế giới nơi cầu đường tự vá lành vết nứt, hay vật liệu tự thay đổi cấu trúc để chống biến dạng. Đó không còn là khoa học viễn tưởng, mà là tương lai đang được định hình bởi các loại vật liệu công nghiệp tiên tiến.
Dưới đây là những thắc mắc phổ biến khi lựa chọn và sử dụng vật liệu công nghiệp trong thực tế sản xuất và xây dựng:
Làm sao để chọn đúng loại vật liệu?
– Hãy căn cứ vào mục đích sử dụng: Có cần chịu lực, chịu nhiệt, chống gỉ hay không? Bên cạnh đó là môi trường làm việc và tiêu chuẩn an toàn của ngành nghề
Làm thế nào để kiểm soát chất lượng vật liệu?
– Các doanh nghiệp thường kiểm tra kỹ lưỡng qua thí nghiệm cơ bản, đo thành phần cấu tạo và thử độ bền trước khi sử dụng vào sản xuất thực tế
Vật liệu tái chế có nên dùng không?
– Có, nếu đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật. Nhiều nhà máy đã dùng vật liệu tái chế để vừa tiết kiệm chi phí, vừa hướng đến phát triển bền vững
