1.1. Khái niệm vật liệu mới
| Vật liệu mới là những loại vật liệu không nằm trong danh mục vật liệu truyền thống sẵn có đang được sử dụng để sản xuất. |
– Vật liệu mới thường có tính chất cơ học như độ bền, độ cứng; tính chất vật lí như nhiệt, điện, quang học; và tính chất hoá học vượt trội so với các vật liệu truyền thống.
– Ngoài ra, vật liệu mới cũng có thể thay đổi tính chất, hình dạng theo môi trường hoạt động để thích nghi với sự thay đổi của môi trường.
1.2. Một số loại vật liệu mới
a. Vật liệu nano
| Vật liệu nano có cấu trúc hạt tinh thể với kích thước cỡ nanômét. |
Hình 1. Vật liệu nano
– Ở kích thước này, vật liệu có những tính chất vật lí, hoá học và sinh học khác so với kích thước bình thường.
– Ứng dụng của vật liệu nano trong lĩnh vực cơ khí bao gồm:
+ Trong công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô, vật liệu nano được dùng để tạo ra các vật liệu siêu nhẹ – siêu bền để sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ,…
+ Trong công nghiệp chế tạo robot, vật liệu nano được dùng để chế tạo loại robot mini để ứng dụng vào các lĩnh vực y tế, sinh học,…
b. Vật liệu composite
| Composite là vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều loại vật liệu thành phần khác nhau, gồm vật liệu cốt (tăng độ bền) và vật liệu nền (liên kết vật liệu cốt lại với nhau). |
– Vật liệu composite có độ cứng, độ bền cao, khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn, chống ăn mòn tốt.
– Các ứng dụng của vật liệu composite trong lĩnh vực cơ khí bao gồm:
+ Chế tạo vỏ máy bay, ô tô, tàu thuỷ;
+ Chế tạo các dụng cụ cắt gọt, các trục truyền, bánh răng;…
Hình 2. Một số ứng dụng của vật liệu composite
c. Vật liệu có cơ tính biến thiên
| Vật liệu có cơ tính biến thiên là vật liệu composite tiên tiến có tính chất thay đổi liên tục trong không gian. |
– Điều này đạt được bằng cách thay đổi dần các phần thể tích và/hoặc cấu trúc vi mô của các vật liệu cấu thành trong quá trình chế tạo.
– Vật liệu có cơ tính biến thiên có ứng dụng trong công nghiệp hàng không, vũ trụ, cơ khí động lực.
+ Trong công nghiệp hàng không, vũ trụ, vật liệu này được sử dụng trong thành phần của động cơ tên lửa, thân máy bay, tàu vũ trụ.
+ Trong cơ khí động lực, vật liệu có cơ tính biến thiên được sử dụng để chế tạo linh kiện động cơ và lớp vỏ cản nhiệt,…
Hình 3. Các ứng dụng của vật liệu có tính cơ biến thiên
d. Hợp kim nhớ hình
| Hợp kim nhớ hình là loại vật liệu có khả năng ghi nhớ được hình dạng ban đầu của nó. |
– Khi bị biến dạng, các chi tiết làm bằng hợp kim nhớ hình có thể khôi phục lại hình dạng ban đầu qua một quá trình cơ nhiệt thích hợp.
Hình 4. Hợp kim nhớ hình
– Các ứng dụng của hợp kim nhớ hình trong cơ khí bao gồm:
+ Trong công nghiệp chế tạo robot, dùng để chế tạo các chi tiết máy, cơ cấu ở cấp độ micro.
+ Trong công nghiệp ô tô, được sử dụng để làm các bộ truyền động thay thế cho các bộ truyền động điện từ,…
Hình 5. Ứng dụng của hợp kim nhớ hình