Sành Sứ Thủy Tinh trong Hàng không Vũ trụ, Công nghiệp điện, Viễn thông, Luyện kim, Y dược (CGV)

THỦY Tinh Mài Và Gốm Sứ ： Ngăn Chặn Sự Đông Đặc Của Bùn, Không Còn Cặn Cứng Và Tắc Nghẽn

Chất lỏng cắt cho thủy tinh / gốm
Trong chế biến thủy tinh và gốm sứ, điều quan trọng là phải tính đến tính chất giòn. Việc mài các vật liệu này thường được thực hiện dưới dung dịch làm mát để hỗ trợ việc loại bỏ lớp mài và giúp ngăn chặn tải hoặc tắc nghẽn.

Chỉ sử dụng nước làm chất làm mát là không đủ để đáp ứng nhu cầu năng suất và chất lượng cao ngày nay. Việc sử dụng nước mà không có bất kỳ chất phụ gia nào dẫn đến hiệu quả nghiền giảm nhanh chóng. Các mảnh vụn thủy tinh và gốm nhỏ được tạo ra trong quá trình mài đã gây ra hư hỏng và trầy xước dụng cụ và các chi tiết gia công.

Hai Lu Jya He cung cấp hai loại chất lỏng tổng hợp để mài vật liệu thủy tinh và gốm. Chúng có đặc tính làm mát và lắng tuyệt vời đảm bảo mài chất lượng, mang lại bề mặt đều đặn và sạch sẽ.

Sản phẩmĐặc tính
MORESCO GR-4

■ Độ hoàn thiện tuyệt vời của sản phẩm và kéo dài tuổi thọ của đá mài

■ Tính chất khử trùng tuyệt vời, đặc biệt là chống lại kim loại màu



MORESCO GR-5

■ Lắng tuyệt vời, cặn thủy tinh lắng nhanh

■ Bùn thủy tinh tạo thành bùn mềm

■ Dọn dẹp két nước làm mát dễ dàng hơn

Bùn thải ảnh hưởng như thế nào đến người vận hành và phân xưởng



Nếu bạn vẫn chưa biết cách chọn loại dầu gia công kim loại phù hợp, vui lòng nhấp vào

Viện nghiên cứu sành sứ và thủy tinh công nghiệp nghiên cứu cải tiến sản phẩm cyclone thủy lực sứ ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
26/11/2021 13:09

Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp đã nghiên cứu chế tạo thành công sản phẩm cyclone sứ ứng dụng trong ngành tuyển lọc cao lanh, cho kết quả phân tách hạt mịn dưới 45^m đạt trên 98%.
Cyclone thủy lực (Hydrocyclone) được phát minh vào năm 1891, lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của cyclone thủy lực phân tách hệ rắn - lỏng bao gồm phân loại, cô đặc, khử nước, làm khô, tách cát... Nguyên lý hoạt động của cyclone thủy lực dựa trên sự kết hợp của hai lực cơ bản là: lực trọng trường và lực ly tâm. Sự kết hợp của hai lực đó quyết định sự phân chia thành phần hạt trong cyclone, các hạt rắn có kích thước thô di chuyển xoắn có hướng đi xuống dưới, các hạt rắn mịn đến rất mịn hướng lên trên.

Ngày nay, cyclone thủy lực được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như việc tách các chất xúc tác rắn bằng khí than hóa lỏng, tách hồng cầu khỏi huyết tương, thu hồi các sợi còn lại từ chất lỏng thải bột giấy. Tách chất rắn - rắn: tách quặng, loại bỏ tạp chất khỏi bột, tách tinh bột và protein. Tách chất lỏng - lỏng: được sử dụng để tách dầu thô và nước trong các mỏ dầu, tách dịch chiết trong nhà máy hóa chất. Tách khí - lỏng: ứng dụng cho dầu mỏ và khí tách dầu, nước, khí.

Về cấu tạo, đường kính là thông số quan trọng để xác định cyclone, trong thực tế, người ta sản xuất nhiều cyclone với các đường kính khác nhau từ 10mm đến 1.500mm và có thể lớn hơn. Đường kính cyclone tỷ lệ thuận với năng suất và tỷ lệ nghịch với độ phân cấp, khi đường kính cyclone tăng thì độ phân cấp hạt cũng tăng. Để tách các hạt mịn và siêu mịn, người ta phải dùng các cyclone có đường kính nhỏ 10mm đến 50mm. Cấu trúc và kiểu dáng cyclone thủy lực cũng ngày càng được cải tiến để đạt năng suất cao, giảm tiêu thụ năng lượng và thích ứng với mục đích sử dụng khác nhau.

Về vật liệu chế tạo, cyclone thủy lực ban đầu được chế tạo từ gang, thép polyme. Về sau, cyclone được cải tiến với lớp lót bên trong được làm bằng vật liệu gốm sứ kỹ thuật.



Ưu điểm của cyclone thủy lực làm bằng vật liệu gốm sứ kỹ thuật là có độ bền mài mòn cao, trơ với nhiều chất hóa sinh nên không gây ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm, bền hóa, bền nhiệt tốt. Trong ngành công nghiệp chế biến khoáng sản, hầu hết sử dụng gốm sứ chịu mài mòn có thể kéo dài tuổi thọ gấp 2, gấp 3, hoặc thậm chí gấp 20 lần so với vật liệu truyền thống là gang, thép. Vì vậy, cyclone thủy lực sứ hay cyclone thủy lực kim loại lót sứ đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi.

Hệ vật liệu gốm sứ phổ biến là hệ cao nhôm và gần đây vật liệu Silicon carbide và vật liệu Silicon nitride đang được ứng dụng sản xuất cyclone sứ thủy lực để tăng độ chịu mài mòn cho sản phẩm này. Tuổi thọ sử dụng của lớp lót gốm silicon carbide gấp 7-10 lần so với gốm cao nhôm. Gốm silicon cacbide có độ cứng cao, tính dẻo mạnh và có thể sản xuất nhiều loại bộ phận có hình dạng đặc biệt và các bộ phận có kích thước lớn. Vật liệu silicon nitride sử dụng làm lớp lót trong cyclone mang lại khả năng chống mài mòn cao hơn 8 lần so với lớp lót gốm loại tiêu chuẩn. Nhưng các loại vật liệu có độ chịu mài mòn cao thường có giá thành cao, vì vậy người sử dụng phải cân nhắc lựa chọn sản phẩm phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật.

Việc thiết kế và sản xuất cyclone thủy lực yêu cầu sản phẩm phải duy trì tính ổn định trong quá trình làm việc, nghĩa là đảm bảo được sự phân cấp hạt đồng đều, độ tinh khiết cho sản phẩm và ít mài mòn. Ngoài ra, trong quá trình vận hành có thể điều chỉnh các các yếu tố đầu vào gồm: áp suất cấp liệu, nồng độ huyền phù, đường kính ống xả đáy và đường kính ống chảy tràn để đảm bảo hiệu quả làm việc của cyclone.

Cho đến nay, cyclone thủy lực vẫn đang tiếp tục mở rộng trong lĩnh vực ứng dụng mỏ, xử lý chất thải quặng đuôi, đập chất thải, cô đặc trước chất thải, thu hồi làm giàu chất thải, lấp chất thải quặng đuôi và các hoạt động khác.

Thông số kỹ thuật của một số hệ vật liệu chế tạo cyclone thủy lực



Tham khảo từ các nhà sản xuất Zibo Supereal industrial ceramic Co., Ltd, Shenzhen Hard Precision Ceramic Co., Ltd.

Ở trong nước, cyclone thủy lực ứng dụng trong nhiều ngành như: khai thác khoáng sản, công nghệ giấy, thực phẩm, dầu mỏ. Chủ yếu dùng loại cyclone thủy lực chế tạo từ vật liệu kim loại hoặc polyme. Việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm cyclone bằng hệ vật liệu gốm sứ gặp nhiều khó khăn vì đối với sản phẩm có hình dạng phức tạp cần phải có phương pháp tạo hình và chế độ nung đốt thích hợp.

Từ năm 2009, Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp đã nghiên cứu chế tạo thành công sản phẩm cyclone sứ thông qua đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu sản xuất Cyclone thủy lực bằng vật liệu gốm bền cơ chịu mài mòn”. Sản phẩm của đề tài là Cyclone chủng loại D75 ứng dụng trong ngành tuyển lọc cao lanh và cho kết quả phân tách hạt mịn dưới 45|JIT đạt trên 98%.

Nhận thấy nhu cầu thị trường đối với loại cyclone thủy lực sứ trong nước ngày càng cao, từ năT 2019 đến nay Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp đã và đang thực thiện dự án “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất cyclon thủy lưc hệ vật liệu gốm chịu mài mòn cao dùng trong công nghiệp tuyển khoáng”. Ngoài chủng loại cyclone D75, thì dự án còn sản xuất cyclone D50 đáp ứng nhu cầu phân tách cỡ hạt Tịn hơn từ 10^45pm, mang lại nhiều sự lựa chọn cho người sử dụng.

Tuy nhiên, do đặc thù của vật liệu gốm sứ, tùy vào hệ vật liệu sử dụng, phương pháp tạo hình và quy trình nung đốt quyết định tính chất sản phẩm. Vì vậy cần xây dựng tiêu chuẩn nhằm thống nhất về chất lượng đối với sản phẩm cyclone thủy lực sứ. Tiếp nối các nghiên cứu khoa học về sản phẩm cyclone thủy lực sứ, Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp đang thực hiện Đề tài: “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng yêu cầu kỹ thuật và phương pháp xác định độ chịu mài mòn, kích thước làm việc đối với sản phẩm Cyclone thủy lực sứ”. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đưa ra các yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm cyclone thủy lực sứ đặc biệt là tiêu chuẩn về kích thước, tính chất kỹ thuật của sản phẩm làm căn cứ đánh giá chất lượng sản phẩm.

Không thể phủ nhận các ưu điểm của cyclone thủy lực sứ mang lại, nó là sản phẩm mang lại hiệu quả tuyệt vời khi thay thế cho các dòng sản phẩm cyclone thủy lực cùng loại bằng các vật liệu khác. Chất liệu sứ với khả năng chịu mài mòn tốt hơn thép, nhựa hay cao su và độ bền cơ học tốt. Với năng lực nghiên cứu và thế mạnh hiện có Viện Nghiên cứu Sành sứ và Thủy tinh Công nghiệp sẽ tiếp tục nghiên cứu cải tiến sản phẩm cyclone thủy lực sứ để sản phẩm này có thể ứng dụng rộng rãi trên thị trường trong nước.

Giá tốt bác nào qtam vao ngay

múc cùng hàng với bác KHD giá 9 lê n14

..LGV thanh khoản tốt.. KHD mình vân giữ... E LGV thánh gióng từ 2.5k lên 8k đều có ly do của nó..

Tìm kiếm bài viết, tin tức...

KHOA KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

• Trang chủ
• Nghiên cứu
• Lĩnh vực nghiên cứu

Lĩnh vực nghiên cứu


tháng 2 24, 2020
Ứng Dụng Của Các Loại Vật Liệu Trong Một Số Ngành Công Nghiệp Hiện Nay
Ứng Dụng Của Các Loại Vật Liệu Trong Một Số Ngành Công Nghiệp Hiện Nay

Vật liệu là vật chất tồn tại trong tự nhiên hoặc tạo thành từ quá trình tinh chế, tổng hợp. Chúng là nguồn nguyên liệu, giữ vai trò quan trọng trong tất cả các ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm nói chung. Về phương diện lịch sử, sự phát triển và những tiến bộ của xã hội đã gắn bó mật thiết với khả năng của con người có thể chế tác và sử dụng các loại vật liệu khác nhau để phục vụ nhu cầu cần thiết của họ. Nền văn minh nhân loại đã từng được đặt tên theo sự phát hiện, phát triển của vật liệu sử dụng theo các thời kỳ như: thời kỳ đồ đá, đồ đồng, đồ sắt và thời kỳ của những vật liệu mới, vật liệu tiên tiến.

Con người ngay từ sớm đã tiếp cận và sử dụng các vật liệu tồn tại tự nhiên quanh họ như đá, gỗ, đất sét, da sống, da thuộc từ động vật… Cùng với thời gian, họ đã khám phá ra những kỹ thuật có thể thay đổi vật liệu tự nhiên thành những vật liệu mới có tính chất ưu việt hơn như đồ gốm, các kim loại khác nhau…Dần dần, những khám phá còn cho thấy tính chất vật liệu có thể được thay đổi bằng phương pháp xử lý nhiệt hoặc bằng cách bổ sung các chất khác nhau. Thời xa xưa, việc sử dụng và chế tác vật liệu hoàn toàn dựa trên những thử nghiệm đơn giản và kinh nghiệm khách quan chứ chưa có hiểu biết thực sự về bản chất của sự biến đổi vật liệu qua các quá trình xử lý chúng. Chỉ đến thời gian về sau, sự tiến bộ về nhận thức của con người đã giúp họ tìm hiểu được bản chất cũng như mối quan hệ giữa các yếu tố thuộc về cấu trúc và tính chất của vật liệu. Các kiến thức này được xây dựng và phát triển mạnh trong khoảng 100 năm qua. Kể từ đó đến nay, hàng chục ngàn vật liệu khác nhau với các tính chất chuyên biệt đã được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện đại. Các loại vật liệu dùng trong các ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm có thể kể đến như: vật liệu như kim loại, nhựa tổng hợp, gốm sứ, thuỷ tinh, sợi, vật liệu composite, vật liệu bán dẫn cho công nghiệp điện tử…

Đối với các loại vật liệu là nguyên liệu cho các ngành sản xuất sản phẩm ứng dụng, tính chất vật liệu cần được quan tâm đặc biệt. Hiểu biết về tính chất của vật liệu sẽ giúp chúng ta có thể thiết kế, chế tạo các sản phẩm với chất lượng tốt, tối ưu cho từng ứng dụng cụ thể. Các tính chất chung của vật liệu cần quan tâm như: tính chất cơ học, tính chất nhiệt học, tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang, tính chất hoá học… Tất nhiên, ở mỗi tính chất sẽ bao hàm nhiều yếu tố cấu thành mà một kỹ sư khoa học và kỹ thuật vật liệu sẽ được tìm hiểu chuyên sâu và chi tiết để từ đó nắm rõ các tính chất đặc thù của từng loại vật liệu cho thiết kế chế tạo vật liệu mới cũng như chế tạo các sản phẩm ứng dụng.

Trong kỹ thuật, vật liệu ứng dụng thường được gọi chung là vật liệu kỹ thuật và chúng có thể được phân chia thành các nhóm vật liệu với tên gọi khác nhau như: vật liệu kim loại và hợp kim, vật liệu gốm sứ, vật liệu polyme hữu cơ, vật liệu composite gồm cả những vật liệu gỗ, vật liệu điện tử bán dẫn, vật liệu y sinh… Các khái niệm, tính chất chung cũng như ứng dụng công nghiệp của các loại vật liệu này có thể khái quát như sau:

Vật liệu kim loại và hợp kim: Là những vật liệu vô cơ với thành phần có chứa một hoặc nhiều nguyên tố kim loại. Chúng cũng có thể có chứa một lượng nhỏ nguyên tố không thuộc kim loại. Kim loại là những nguyên tố có thể nhường các electron để tạo ra các ion dương và hình thành các liên kết kim loại. Những tính chất cơ bản của kim loại như: Chúng thông thường có ánh kim, có khối lượng riêng tương đối lớn, dễ kéo dài và dát mỏng, hầu hết có nhiệt độ nóng chảy cao, cứng, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Khi nóng chảy các kim loại khác nhau với nhau theo tỉ phần nhất định có thể tạo ra hợp kim có tính chất khá khác biệt so với tính chất của các kim loại nguyên thuỷ. Một số loại hợp kim như: hợp kim không bị ăn mòn với thành phần Fe-Cr-Ni (thép inoc), hợp kim siêu cứng: W-Co, Co-Cr-W-Fe,…, hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn-Pb (thiếc hàn), hợp kim nhẹ, cứng bền: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg. Những hợp kim nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ, áp suất cao được dùng phổ biến trong các ngành công nghiệp chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay, ô tô... Những hợp kim có tính bền hoá học và cơ học cao dùng chế tạo các thiết bị trong công nghiệp dầu mỏ và công nghiệp hoá chất… Những hợp kim không gỉ dùng chế tạo các dụng cụ ý tế, dụng cụ làm bếp… Những hợp kim của vàng với bạc hoặc đồng (vàng tây) đẹp và cứng dùng chế tác đồ trang sức…



Vật liệu làm từ kim loại và hợp kim kim loại

Vật liệu gốm sứ (ceramics): chúng là những vật liệu vô cơ với thành phần gồm những nguyên tố kim loại hoặc phi kim liên kết hoá học với nhau. Chúng có thể kết tinh (có cấu trúc tinh thể) hoặc vô định hình (không có cấu trúc tinh thể nhất định) hoặc sự pha trộn giữa 2 thành phần này. Thông thường chúng có nhiệt độ nóng chảy và độ bền hoá học cao. Chúng cũng có độ cứng và độ bền nhiệt độ (không phân huỷ ở nhiệt độ cao) cao nhưng giòn. Mặt khác chúng có độ dẫn điện kém. Gốm là vật liệu nhân tạo có sớm nhất trong lịch sử loài người. Khái niệm về vật liệu gốm khởi đầu dùng để chỉ vật liệu chế tạo từ đất sét, cao lanh (gốm đất nung). Về sau, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, khái niệm gốm được mở rộng và bao gồm thêm đồ sứ, các vật liệu trên cơ sở ôxyt (như gốm Al2O3) và các chất vô cơ không phải ôxyt như SiC. Chúng được sử dụng trong công nghiệp gốm sứ để tạo ra các sản phẩm ứng dụng trong ngành công nghiệp xây dựng như gạch xây dựng, gạch men ốp sàn, chế tạo các vật dụng phục vụ sinh hoặt gia đình như chén, bát, bình hoa trang trí… Ngoài ra, gốm còn sử dụng trong kỹ thuật điện tử như: các loại gốm sứ cách điện dùng đỡ hoặc treo các đường dây tải điện có điện áp cao. Gốm áp điện với đặc tính biến đổi hình dạng do áp vào vật một trường điện thì chúng thay đổi hình dạng hoặc dùng cơ học tác động vào chúng có thể tạo ra dòng điện, chúng có thể dùng chế tạo các cảm biến ứng suất, cảm biến gia tốc, đầu dò siêu âm trong điện tử y tế để chẩn đoán bệnh và phẫu thuật… Ngoài ra còn có các loại gốm tụ điện, gốm siêu dẫn, gồm từ tính, gốm bán dẫn… chúng được sử dụng rộng rãi để chế tạo các loại vật liệu và linh kiện điện tử cho các thiết bị điện tử như điện thoại thông minh, máy tính, ti vi, tủ lạnh…



Một số ứng dụng của vật liệu gốm sứ.

Vật liệu Polyme: Là những vật liệu hữu cao phân tử (hợp chất có khối lượng phân tử lớn) cấu thành từ chuỗi phân tử hoặc mạng lưới chứa cacbon. Hầu hết các polyme tồn tại ở dạng vô định hình, một số các loại polyme có thể có thành phần hỗn hợp 2 trạng thái vật liệu kết tinh và vô định hình. Đặc tính điển hình của polyme thường là vật liệu có mật độ thấp, có tính cơ học dẻo nên dễ tạo hình theo khuôn ép. Các polyme thường có độ dẫn điện kém do đặc tính liên kết nguyên tử của chúng. Chúng là nguyên liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hàng ngày cho đến các sản phẩm công nghiệp gắn với đời sống hiện đại.



Một số ứng dụng của vật liệu polyme

Vật liệu composite: Là vật liệu nhiều pha trong đó các thành phần pha có thể rất khác nhau về bản chất. Các pha cấu thành không hoà tan lẫn nhau và phân cách nhau bằng ranh giới pha. Tính chất của composite là tính chất chung của các pha thành phần (thường là tổng hợp các tính trội của các pha thành phần). Hiểu đơn giản hơn, composite là vật liệu hình thành từ sự pha trộn giữa các vật liệu khác nhau trong đó có một chất chủ đạo gọi là nền và các chất bổ sung là cốt nhằm tạo ra vật liệu mới có tính chất ưu việt hơn tuỳ thuộc mục đích ứng dụng. Ứng dụng của vật liệu composite rất đa dạng và phong phú. Chúng có thể được dùng để chế tạo các loại vật liệu xây dựng như gạch không nung với ưu điểm nhẹ, bền nhiệt để giảm tải trọng trong các công trình xây dựng, đồ gỗ công nghiệp… Ngoài ra, vật liệu composite còn sử phổ biến trong các ngành công nghiệp chế tạo ô tô, tàu thuỷ, máy bay, thiết bị không gian từ thân vỏ, bánh xe, ghế ngồi, nội thất, các chi tiết máy…



Những vật liệu sử dụng trong máy bay hiện đại

Vật liệu gỗ: Là vật liệu đã được sử dụng từ khởi nguyên của loại người nên chúng quá quen thuộc với chúng ta. Hiện nay, gỗ vẫn là vật liệu phổ biến trong thiết kế xây dựng bởi chúng có tính thẩm mỹ cao. Sản phẩm từ gỗ ngoài thân thiện môi trường, chúng còn là vật liệu sẵn có và dễ sản xuất giúp con người thoải mái với sự hoà quyện thiên nhiên. Ngoài ra, gỗ còn là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất các loại giấy cho các ấn phẩm, lưu giữ thông tin. Các vật dụng hàng ngày như bàn, ghế, dao, kéo, đồ nội thất…những thứ hiện hữu và đóng vai trò quan trọng cho cuộc sống tiện nghi của xã hội hiện đại.

Vật liệu bán dẫn: Nếu như lửa là sự phát hiện vĩ đại làm thay đổi tập quán sinh hoặt hàng ngày của con người thời tiền sử, từ thói quen “ăn lông ở lỗ” hay “ăn sống nuốt tươi” sang “ăn chín uống sôi” để đảm bảo duy trì sức khoẻ, tránh bệnh tật đau yếu thì kể từ thời điểm Alessandro Volta (nhà vật lý người Ý, 1745-1827) phát minh ra pin Volta năm 1800 giúp tạo và duy trì nguồn điện cho đến nay, sự ra đời của các chất bán dẫn có lẽ là bước ngoạt lớn, là tiền đề cho sự phát triển bùng nổ trong công nghiệp điện tử sau này. Chất bán dẫn là vật liệu điện tử có thể là đơn chất như Si, Ge hoặc các hợp chất tạo thành từ các nguyên tố nhóm AIII-BV hoặc AII-BVI trong bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hoá học... Khái niệm bán dẫn được định nghĩa theo tính chất điện đặc thù của chúng. Chúng là chất có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn điện (kim loại) và chất cách điện. Chất bán dẫn hoặt động như chất cách điện ở nhiệt độ thấp và như chất dẫn điện ở nhiệt độ cao, thường từ nhiệt độ phòng trở lên. Do vật liệu bán dẫn không được bày bán cho việc sử dụng trực tiếp nên khái niệm hay tên gọi của chúng có phần xa lạ với hầu hết mọi người không nghiên cứu, tìm hiểu về chúng. Tuy nhiên, các sản phẩm cấu thành từ vật liệu bán dẫn thì hầu như hiện hữu và được sử dụng phổ biến trong cuộc sống của chúng ta ngày nay như điện thoại di động, máy ảnh, ti vi, tủ lạnh, máy điều hoà, ô tô, tàu hoả, máy bay, đến các thiết bị chiếu sáng trạng thái rắn như đèn LED, màn hình hiển thị LED, các thiết bị giao tiếp thông tin truyền thông, các thiết bị điều khiển thông minh… Linh kiện điện tử làm từ vật liệu bán dẫn đóng vai trò như bộ não chỉ huy, ghi nhớ, điều khiển các hoặt động trong các thiết bị điện tử ngày nay.

Vật liệu y sinh (biomaterials): thuật ngữ biomaterials là một thuật ngữ chuyên ngành chỉ các loại vật liệu chức năng có khả năng thích ứng với cơ chế sinh học-sinh lý của cơ thể sống. Vật liệu y sinh ứng dụng trong y tế cho phẫu thuật thẩm mỹ (filter độn cằm, độn mũi, silicone độn ngực ở phụ nữ), nha khoa (răng sứ), phẫu thuật chỉnh hình (ốc vít cố định xương gãy), dẫn thuốc, thay khớp, làm xương giả, hàn xương gãy, gân và dây chằng nhân tạo, thay thế van tim… Hầu hết các vật liệu như kim loại, hợp kim, gốm sứ, polyme, composite và bán dẫn đều có thể được sử dụng như vật liệu y sinh tuỳ mục đích ứng dụng mà có những cách tổng hợp và xử lý khác nhau cho phù hợp chức năng sinh học của từng ứng dụng cụ thể.

Vật liệu chuyển đổi năng lượng: Năng lượng là nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Từ các thiết bị chiếu sáng như đèn điện, các thiết bị điện tử như tivi, tủ lạnh, điều hoà, máy tính, điện thoại đến các thiết bị tiện ích như ô-tô, tàu hoả, máy bay… đều cần được cung cấp năng lượng cho các hoặt động của chúng. Trong khi đó, năng lượng đặc biệt là điện năng là thứ có thể sản xuất bằng nhiều cách khác nhau từ các nguồn vật liệu hoá thạch như than đá, dầu mỏ hoặc các nguồn tự nhiên như gió, năng lượng mặt trời, nước… tuy nhiên, điện năng là loại năng lượng sử dụng trực tiếp và rất khỏ lưu trữ để sử dụng lâu dài. Việc lưu trữ đòi hỏi sự đầu tư rất lớn, trong khi đó các nguồn vật liệu giúp tạo điện năng trên trái đất lại có hạn hoặc không ổn định cho sử dụng trong một số điều kiện nhất định. Do đó giải pháp cho việc tiết kiệm các nguồn tài nguyên thiên nhiên là sử dụng nguồn năng lượng có khả năng tái tạo nhờ các loại vật liệu chuyển đổi năng lượng. Hiện nay, các hoặt động công nghiệp, các máy móc thiết bị trong quá trình vận hành thường có năng lượng hao phí rất lớn tồn tại dưới dạng nhiệt phát thải. Sử dụng vật liệu nhiệt điện là một giải pháp hữu ích cho chuyển đổi nhiệt năng thành điện năng tiêu thụ giúp tăng hiệu suất sử dụng nhiên liệu cho các thiết bị máy móc hoặt động. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của loại vật liệu này còn tương đối thấp (5-8%), do đó cần có những nghiên cứu tăng cường, phát triển vật liệu cho hiệu suất cao hơn.

1. Cấu tạo của thiết bị chuyển đổi nhiệt điện (chỉ cần sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 bề mặt khác nhau của thiết bị sẽ tạo ra nguồn điện), (b) ứng dụng của thiết bị chế tạo từ vật liệu nhiệt điện trong chuyển đổi nhiệt phát thải từ động cơ thành điện năng cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện trong ô tô nhằm tăng cường hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ.

Ngoài ra hiện nay, xu hướng sử dụng các loại vật liệu mới cũng đang được quan tâm đầu tư nghiên cứu rất lớn như:

Các loại vật liệu tiên tiến: là những loại vật liệu sử dụng trong những ứng dụng công nghệ cao như thiết bị điện tử, máy tính, hệ thống sợi, cáp quang truyền tải thông tin nhanh và chính xác, tàu không gian, vũ trụ, máy bay, tên lửa hành trình trong quân đội, các thiết bị cảm biến, mạch tích hợp, laser, thiết bị lưu trữ thông tin từ, màn hình hiển thị lỏng (LCDs)…

Vật liệu thông minh (smart materials): là những loại vật liệu có thể thay đổi tính chất hoặc hình dạng theo môi trường hoặt động nhằm thích nghi với môi trường thay đổi đó. Chúng cũng có thể biến đổi dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác, vì thế chúng được sử dụng để thực hiện các chức năng phức tạp trong các bộ cảm biến hoặc các cơ cấu hoặt động.

Vật liệu cấu trúc nano: là những vật liệu có kích thước nhỏ cỡ nano mét với những tính chất và hoặt động ưu việt. Chúng có thể là thiết bị y tế kích thước nano, dễ dàng điều khiển để thâm nhập cơ thể sống cho phát hiện và điều trị bệnh, vật liệu kỹ thuật nano cho cải thiện nông nghiệp, công nghệ nano giải quyết các vần đề năng lượng, vật liệu nano cấu trúc xốp cho lọc và xử lý nước.

Vật liệu dạng chấm lượng tử (quantom dots- QDs): Những tiến bộ nhanh chóng trong việc chế tạo các cấu trúc bán dẫn đã dẫn đến sự giảm đáng kể về kích thước của các cấu trúc khối kích thước ba chiều đến hai chiều, một chiều và thậm chí không chiều. Giảm kích thước thiết bị trên cơ sở kỹ thuật là hướng phát triển cho các ứng dụng tương lai như các laser bán dẫn và các thiết bị vi điện tử. Chấm lượng tử tiêu biểu cho sự giảm tối đa về kích thước của các thiết bị bán dẫn. Chúng là những cấu trúc bán dẫn ba chiều với kích thước chỉ nano mét có thể giam giữ điện tử và lỗ trống. Chúng có thể hoặt động ở cấp độ đơn điện tử, đảm bảo giới hạn tối đa về kích thước cho các các thiết bị điện tử. QDs được sử dụng trong các laser chấm lượng tử, thiết bị nhớ, cảm biến quang (photodetectors), thậm chí là mật mã lượng tử…

Spintronics (điện tử học spin): Hướng đến mục tiêu tạo ra các linh kiện điện tử mới dựa trên việc điều khiển và thao tác spin của điện tử. Như chúng ta đã biết, điện tử (electron) là hạt vô cùng bé nhỏ tồn tại xung quanh hạt nhân nguyên tử vật chất. Chúng có 2 đặc tính rất quan trọng là điện tích và spin. Điện tích được khai thác trong ứng dụng để tạo ra dòng điện. Spin là đặc trưng của hạt cơ bản, chúng có thể mô tả như chuyển động quay của điện tử quanh trục của nó tạo nên các mômen động lượng và mômen từ spin. Lợi dụng các đặc tính đặc biệt của spin điện tử cho phép chế tạo ra các sản phẩm như ổ cứng dung lượng cao, bộ nhớ RAM từ điện trở, các loại cảm biến, đầu đọc ghi từ trở trong các đĩa cứng với tốc độ cao, các bộ nhớ RAM từ điện trở, transitor kim loại, công tắc đóng mở spin, các bộ vi xử lý spin và các mạch logic lập trình được. Tóm lại, chúng sẽ là mục tiêu tương lai cho việc ứng dụng chế tạo các linh kiện điện tử siêu nhỏ, hoặt động tinh vi với độ chính xác cao, tiêu thụ ít năng lượng, không gây gây ồn, nhiễu, thao tác nhanh chóng. Công nghệ spintronics sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển của công nghệ điện tử-tin học-viễn thông giúp con người dễ dàng tiếp cận những trải nghiệm, những phát hiện và khám phá mới trong tương lai gần.

Vật chất đông đặc Fermionic: gần đây các nhà khoa học đã tạo ra một dạng mới của vật chất gọi là vật chất đông đặc fermionic và có thể trở thành các thế hệ tiếp theo của vật liệu siêu dẫn. Chúng được coi là dạng thứ sáu của vật chất sau trạng thái rắn, lỏng, khí, plasma và Bose-Einstein.

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, cùng với sự tiến bộ trong kỹ thuật phân tích, rất nhiều các loại vật liệu mới với những tính chất ưu việt, vượt trội không ngừng được khám phá và tổng hợp nhằm đáp ứng các nhu cầu to lớn của cuộc sống hiện đại. Các yêu cầu trong công nghiệp xây dựng với vật liệu có độ bền cơ học cao, nhẹ, độ bền hoá học tốt để chịu đựng các môi trường khí hậu khác nhau để xây dựng các công trình xây dựng quy mô khổng lồ đáp ứng các nhu cầu về nhà ở, công trình công cộng như bệnh viện, trường học, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí… Trong các ngành công nghiệp khác như: công nghiệp quốc phòng, điện-điện tử, công nghiệp ô tô, hàng không, vũ trụ… luôn đòi hỏi sự tiến bộ mới trong nghiên cứu và phát triển vật liệu. Các linh kiện điện tử để chế tạo các thiết bị máy móc đòi hỏi độ bền, độ chính xác cao, hoặt động thông minh hơn nhằm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật tiên tiến, hiện đại, cùng với với giá thành phù hợp cũng luôn là thách thức lớn đối với ngành khoa học và kỹ thuật vật liệu với yêu cầu nghiên cứu phát triển các loại vật liệu mới và vật liệu tiên tiến đáp ứng các yêu cầu đó.

Tóm lại, có thể thấy vai trò của vật liệu là vô cùng to lớn đối với tất cả các ngành sản xuất sản phẩm phục vụ đời sống con người từ những sản phẩm cho nhu cầu tối thiểu trong sinh hoặt đến nhu cầu nhà ở, các dịch vụ vui chơi giải trí, chăm sóc sức khoẻ và điều trị bệnh tật, nhu cầu di chuyển, giao tiếp, nghiên cứu, khám phá thế giới đều sử dụng các sản phẩm chế tạo từ vật liệu. Hiểu về vật liệu sẽ giúp con người hoàn thiện hơn trong giao tiếp với cuộc sống hiện đại.

Câu hỏi đặt ra là học ngành Khoa học và kỹ thuật vật liệu để làm gì và có giúp người học tìm kiếm được một công việc ổn định với mức thu nhập cao trong tương lai?

Để trả lời cho câu hỏi trên, trước tiên chúng ta tìm hiểu một chút về khái niệm khoa học và kỹ thuật vật liệu và chức năng của nó.

Khoa học và kỹ thuật vật liệu là sự kết hợp hai khái niệm cơ bản là khoa học vật liệu (materials science) và kỹ thuật vật liệu (materials engineering). Khoa học vật liệu là khoa học nghiên cứu, khảo sát một cách hệ thống về mối quan hệ tồn tại giữa cấu trúc và tính chất của vật liệu. Mỗi loại vật liệu có cấu trúc liên kết nhất định từ các phân tử, nguyên tử vật chất và cấu trúc này quyết định đến tính chất đặc trưng của chúng. Khoa học vật liệu sẽ tìm hiểu trên cơ sở phân tích từng loại cấu trúc của vật liệu và những tính chất biểu hiện của vật liệu từ cấu trúc ấy. Ngoài ra, các khảo sát phân tích về các biểu hiện của cấu trúc ấy khi chịu các yếu tố tác động khác nhau như nhiệt độ, áp suất, hay các phản ứng hoá học khi tiếp xúc với chất khác diễn ra thế nào để từ đó hiểu rõ về hành vi và các ứng xử của vật liệu với môi trường tác động, qua đó hiểu rõ được tính chất của chúng. Ngược lại, kỹ thuật vật liệu là dựa trên cơ sở của mối liên quan giữa tính chất và cấu trúc của vật liệu, các hành vi thay đổi của vật liệu khi chịu tác động khác nhau để thiết kế và chế tạo ra các vật liệu mới có tính chất mong muốn. Như vậy, vai trò của nhà khoa học vật liệu là phát triển hoặc tổng hợp các vật liệu mới dựa trên các kiến thức, hiểu biết về vật liệu có sẵn. Với một vật liệu thông thường, yêu cầu tìm ra phương pháp mới với quy trình tổng hợp đơn giản hơn, tiết kiệm chi phí về thời gian, năng lượng, nguyên vật liệu cũng là mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học. Đó cũng là đòi hỏi cấp thiết đối với hầu hết các công ty sản xuất sản phẩm trong yêu cầu phát triển sản phẩm mới với tính cạnh tranh cao trên thị trường. Hầu hết các sinh viên học về Khoa học và kỹ thuật vật liệu sẽ được đào tạo từ cơ bản đến nâng cao về khoa học và kỹ thuật vật liệu để có thể trở thành nhà khoa học hoặc kỹ sư vật liệu giúp các bạn có thể dễ dàng tìm kiếm công việc phù hợp trong các môi trường hội nhập tiên tiên trong và ngoài nước. Nhu cầu về vật liệu trong các ngành sản xuất cũng giống như nhu cầu thực phẩm cho sự sống của con người. Kỹ sư khoa học và kỹ thuật vật liệu thất nghiệp trong điều kiện duy nhất là các công ty, nhà máy, xý nghiệp sản xuất sản phẩm không còn hoặt động và tồn tại hay con người không còn nhu cầu gì với cuộc sống.^^



PS. Bài viết và hình ảnh dựa trên các tài liệu tham khảo từ nguồn internet.









Share:

• Lĩnh vực nghiên cứu
• Hướng dẫn sử dụng Phòng Thí Nghiệm
• Đề tài nghiên cứu khoa học
• Công bố khoa học
• Sinh viên nghiên cứu khoa học
• Các nhóm nghiên cứu

• 
  

Thay máu HDQT http://m.stockbiz.vn/NewsDetail.aspx?NewsID=1064587

Xin điểm vào cụ ơi.