1,gốm

Các vật liệu gốm đề cập tới trong bài này là các hóa chất chủ yếu ở dạng ôxít, được sử dụng trong công nghiệp gốm sứ. Chúng có thể phân loại một cách tương đối thô thiển thành các phân nhóm sau:

Các chất trợ chảy: Là các hóa chất khi thêm vào trong men/thủy tinh thì có tác dụng chủ yếu là giảm nhiệt độ nóng chảy của men/thủy tinh.

Các chất tạo thủy tinh: Là các chất khi tham gia vào thành phần của men có tác dụng chủ yếu là tạo ra thủy tinh.

Các chất tạo màu: Là các hóa chất khi thêm vào trong men/thủy tinh có tác dụng chủ yếu là tạo ra các màu sắc hay các gam màu nhất định cho men/thủy tinh.

Các chất tạo độ mờ: Là các hóa chất khi thêm vào trong men/thủy tinh có tác dụng chủ yếu là tạo ra các độ mờ nhất định cho các màu men/thủy tinh.

Các chất mất đi khi cháy: Là các chất khi bị nung ở nhiệt độ cao sẽ bị phân hủy và thoát ra ở dạng khí. Tuy nhiên, chúng có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học phức tạp mà cơ cấu hoạt động còn chưa được tìm hiểu kỹ.

Các chất khác: Là phân nhóm chứa các chất có mặt trong men ở tỷ lệ phần trăm rất nhỏ (dạng dấu vết).

Tuy nhiên, sự phân loại này không hoàn toàn chính xác, do vai trò của một hóa chất nhất định còn phụ thuộc vào môi trường lò nung (ôxi hóa, khử hay trung tính), vào sự có mặt của các hóa chất khác cũng như nhiệt độ nung v.v.

Gốm 

:

 là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Nguyên liệu để sản xuất gốm gồm một phần hay tất cả là đất sét hay cao lanh. Phối liệu sản xuất gốm được tạo hình và thiêu kết ở nhiệt độ cao làm cho vật liệu có được những tính chất lý hóa đặc trưng. Từ gốm còn được dùng để chỉ những sản phẩm làm từ vật liệu gốm.

* Gồm thường là đồ đất nung, đồ sành thô, đất mịn

- 

Đồ đất nung: 

như nồi đất, lu, hũ không có men có màu nâu hay đỏ. Thông thường giá bán trên thị trường thấp nhất.

-

 Đồ sành thô:

 chậu bông, lu , hũ có tráng men nhưng được làm bằng đất thô, như chậu bông, khạp, lu màu vàng da bò của Lái Thiêu. Thông thường giá bán cao hơn đất nung

- 

Đồ sành mịn:

 như chậu hoa, bình bông có trang trí men màu. Như chén sành, tượng do các lò chén của Đồng Nai, Bình Dương sản xuất từ đất sét lọc. Đồ sành mịn có nhiều màu sắc rực rỡ, có độ hút nước cao, dễ bị rạn sau một thời gian sử dụng. Thông thường giá bán cao hơn sành thô

Đồ sứ:

 sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng. Như vậy sứ là một loại gốm đặc trưng mà ai cũng biết

- Đồ sứ gồm hai loại: sứ và bán sứ.

+ 

Đồ bán sứ:

 nhiệt độ nung chưa đủ cao, đất chưa kết khối hoàn toàn, có độ hút ẩm và không có thấu quang. Loại này màu không thật trắng.

Cách nhận biết: có hút ẩm nhưng kém hơn gốm. Thân đất không trắng như sứ, đặt dưới ánh đèn hay ánh sáng mặt trời không thấu quang (ánh sáng không xuyên qua). Giá bán trên thị trường thường cao hơn sành mịn.

+ 

Đồ sứ:

 có độ kết khối hoàn chỉnh, hoàn toàn không thấm nước. Sản phẩm có độ cứng, dù mỏng nhưng chịu lực cao, có màu trắng bóng và độ thấu quang cao.

Cách nhận biết: thân đất trắng bóng, hoàn toàn không có màu.

Đồ gốm Việt Nam là tên gọi chung của 5 loại chất liệu: đất nung, sành nâu, sành xốp, sành trắng và sứ. Đất sét là nguyên liệu chính để làm gốm, là đối tượng nghiên cứu của ngành silicat hiện đại. Còn lửa - nhiệt độ trong lò nung - là vấn đề kỹ thuật quyết định một sản phẩm ra lò tròn hay méo vàng hay trắng, men màu hiện ra khác nhau tuy cùng một công thức. 

- Có 4 loại gốm: Gia dụng, nghệ thuật, kiến trúc và kỹ thuật. Vẻ đẹp của gốm là sự kết hợp của nghệ thuật điêu khắc và hội hoạ. Đồ gốm bản địa Việt Nam chịu ảnh huởng tiếp biến của gốm Trung Hoa và phương Tây trong quá trình lịch sử phát triển của đất nước

Khái niệm:

Gốm và sứ xét về mặt cấu tạo chỉ là một loại vật liệu là gốm có tên tiếng anh là ceramic. Đây là loại vật liệu được chế tạo từ các vật liệu vô cơ phi kim loại (là các loại oxid, carbide, nitride, silicate…), sản phẩm ceramic được tạo hình từ sự phối trộn các vật liệu trên rồi nung kết khối ở nhiệt độ cao.

Đồ gốm Việt Nam là tên gọi chung của 5 loại chất liệu: đất nung, sành nâu, sành xốp, sành trắng và sứ. Đất sét là nguyên liệu chính để làm gốm, là đối tượng nghiên cứu của ngành silicat hiện đại. Còn lửa - nhiệt độ trong lò nung - là vấn đề kỹ thuật quyết định một sản phẩm ra lò tròn hay méo vàng hay trắng, men màu hiện ra khác nhau tuy cùng một công thức. 

Phân loại: 

- Có 4 loại gốm: Gia dụng, nghệ thuật, kiến trúc và kỹ thuật. Vẻ đẹp của gốm là sự kết hợp của nghệ thuật điêu khắc và hội hoạ. Đồ gốm bản địa Việt Nam chịu ảnh huởng tiếp biến của gốm Trung Hoa và phương Tây trong quá trình lịch sử phát triển của đất nước.

http://image.tin247.com/vnexpress/090705011514-669-712.jpg

- Sự phát triển của nghề gốm sứ Việt Nam đã trải qua những mốc tiến bộ kỹ thuật và nghệ thuật ngày càng cao sau đây:

Gốm tiền sử: Phùng Nguyên, Đồng Đậu, Gò Mun, Đông Sơn, Sa Huỳnh.

Gốm thế kỷ I - IX: Giao lưu với phương Bắc, ấn Độ và quốc đảo Đông Nam, trên cơ sở gốm đất nung Đông Sơn, còn có chất liệu sành xốp từ đất sét trắng, sành nâu và gốm kiến trúc ở nhiều tỉnh miền Bắc, với 2 trung tâm Thuận Thành - Bắc Ninh (gốm nâu) và Tam Thọ - Thanh Hoá (đất trắng), sản xuất gốm gia dụng ăn uống, chứa đựng.

Gốm thế kỷ X - XIV, đời Nhà Trần có gốm sành sứ tráng men, gốm hoa nâu, gốm hoa trắng, gốm men ngọc, men nâu, men trắng ngà làm thạp, liễn, bát đĩa ấm chén nổi tiếng. Hai trung tâm gốm sứ lớn là Bát Tràng (Hà Nội) và Chu Đậu (Hải Dưuương).

Gốm thế kỷ XV - XIX, Đời Nhà Lê, ngoài sành xốp, sành trắng hoa lam, men nâu, tam sắc, men rạn của Bát Tràng (Hà Nội), Chu Đậu (Hải Dương), còn có sành nâu không men Hương Canh (Vĩnh Yên), sành nâu men da lươn Phù Lãng (Bắc Giang); miền Trung có Lò chum (Thanh Hoá); xuất khẩu sang Nhật Bản, Nam á và Tây á theo “Con đường gốm” (thế kỷ XIV - XVI)

Gốm thế kỷ XX, có thêm Lò gốm Mông Cái, Cây Mai (Sài Gòn - Chợ Lớn), Lái Thiêu (Bình Dương), Biên Hoà (Đồng Nai), làm đồ dân dụng bát đĩa, ấm chén, lu, khạp nổi tiếng, gốm nghệ thuật Biên Hoà với hoa văn chi tiết, màu sắc tươi tắn rực rỡ. Sau 1954, khôi phục các lò gốm thủ công truyền thống, đầu tư xây dựng Nhà máy Sứ Hải Dương và Nhà máy sứ Lào Cai hiện đại.

Gốm sứ Bát Tràng

Là tên gọi chung cho các loại đồ gốm được sản xuất tại làng Bát Tràng, thuộc xã Bát Tràng, huyện Gia Lâm, Hà Nội. Theo nghĩa Hán Việt, chữ Bát (鉢) là bát ăn của nhà sư (tiếng Phạn là Patra), chữ Tràng (場, còn đọc là Trường) nghĩa là "cái sân lớn", là mảnh đất dành riêng cho chuyên môn. Theo các cụ già trong làng kể lại, chữ Bát bên trái là bộ "Kim-金" ví với sự giàu có, "本-bản" có nghĩa là cội nguồn, nguồn gốc.

Xã Bát Tràng (社鉢場) là tên gọi cũ của làng Bát Tràng thuộc huyện Gia Lâm, Hà Nội từ trước năm 1945. Trước đây hơn 700 năm, người dân thôn Bát Tràng di cư từ làng Bồ Bát (xã Bồ Xuyên và trang Bạch Bát thuộc tổng Bạch Bát, huyện Yên Mô, phủ Trường Yên, trấn Thanh Hóa ngoại, theo vua Lý Công Uẩn rời đô từ Hoa Lư ra Thăng Long, đến vùng đất bồi trên bờ sông Hồng, lập phường làm nghề gốm (gạch xây dựng); lúc đầu thôn Bát Tràng được gọi là Bạch Thổ Phường, Từ năm 1961 đến nay, huyện Gia Lâm thuộc ngoại thành Hà Nội. Từ năm 1964, xã Bát Tràng được thành lập gồm 2 thôn Bát Tràng và Giang Cao như hiện nay.

Lịch sử

Theo sử biên niên có thể xem thế kỷ 14-15 là thời gian hình thành làng gốm Bát Tràng.Đại Việt sử ký toàn thư chép "Nhâm Thìn, Thiệu Phong năm thú 12 (1352)... mùa thu, tháng 7, nước lớn tràn ngập, vỡ đê xã Bát, Khối, lúa má chìm ngập. Khoái Châu, Hồng Châu và Thuận An bị hại nhất". Xã Bát là xã Bát Tràng, xã Khối là xã Thổ Khối, hai xã ven đê bên tả ngạn sông Nhị, tức sông Hồng ngày nay. Theo dân gian, tục truyền vào thời nhà Lý, có ba vị Thái học sinh được cử đi sứ Bắc Tống. Sau khi hoàn tất sứ mệnh, trên đường trở về nước qua Triều Châu, tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc. gặp bão, phải nghỉ lại. Ở đây có lò gốm nổi tiếng, ba ông đến thăm và học được một số kỹ thuật đem về truyền bá cho dân chúng quê hương. Như vậy nghề gốm Bát Tràng đã có từ thời nhà Lý, ngang với thời Bắc Tống nghĩa là trước năm 1127.Năm 1010, vua Lý Thái Tổ dời đô về Thăng Long, Thăng Long trở thành trung tâm chính trị của nước Đại Việt. Đặc biệt vùng này lại có nhiều đất sét trắng, một nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất đồ gốm. Một số thợ gốm Bồ Bát đã di cư ra đây cùng họ Nguyễn Ninh Tràng lập lò gốm, gọi là Bạch Thổ phường (phường Đất Trắng). Những đợt di cư tiếp theo đã biến Bát Tràng từ một làng gốm bình thường đã trở thành một trung tâm gốm nổi tiếng được triều đình chọn cung cấp đồ cống phẩm cho nhà Minh.

Quy trình sản xuất đồ gốm Bát Tràng

Để làm ra đồ gốm người thợ gốm phải qua các khâu chọn, xử lí và pha chế đất, tạo dáng, tạo hoa văn, phủ men, và cuối cùng là nung sản phẩm. Kinh nghiệm truyền đời của dân làng gốm Bát Tràng là "Nhất xương, nhì da, thứ ba dạc lò".

Người thợ gốm quan niệm hiện vật gốm không khác nào một cơ thể sống, một vũ trụ thu nhỏ trong đó có sự kết hợp hài hòa của Ngũ hành (五行) là kim (金), mộc (木), thuỷ (水), hoả (火) và thổ (土). Sự phát triển của nghề nghiệp được xem như là sự hanh thông của Ngũ hành mà sự hanh thông của Ngũ hành lại nằm trong quá trình lao động sáng tạo với những quy trình kĩ thuật chặt chẽ, chuẩn xác.

Quá trình tạo cốt gốm

Chọn đất

Xử lí, pha chế đất

Tạo dáng

Phơi sấy và sửa hàng mộc

Quá trình trang trí hoa văn và phủ men

Kỹ thuật vẽ

Chế tạo men

Tráng men

Khi sản phẩm mộc đã hoàn chỉnh, người thợ gốm có thể nung sơ bộ sản phẩm ở nhiệt độ thấp rồi sau đó mới đem tráng men hoặc dùng ngay sản phẩm mộc hoàn chỉnh đó trực tiếp tráng men lên trên rồi mới nung. Kĩ thuật tráng men có nhiều hình thức như phun men, dội men nên bề mặt cốt gốm cỡ lớn, nhúng men đối với loại gốm nhỏ nhưng thông dụng nhất là hình thức láng men ngoài sản phẩm, gọi là "kìm men", và khó hơn cả là hình thức "quay men" và "đúc men". Quay men là hình thức tráng men bên trong và bên ngoài sản phẩm cùng một lúc, còn đúc men thì chỉ tráng men trong lòng sản phẩm. Những thủ pháp tráng men của thợ gốm Bát Tràng, vừa là kĩ thuật vừa là nghệ thuật, được bảo tồn qua nhiều thế hệ, thậm chí đã từng là bí quyết nghề nghiệp.

Sửa hàng men

Người thợ gốm tiến hành tu chỉnh lại sản phẩm lần cuối trước khi đưa vào lò nung. Trước hết phải xem kĩ từng sản phẩm một xem có chỗ nào khuyết men thì phải bôi quệt men vào các vị trí ấy. Sau đó họ tiến hành "cắt dò" tức cạo bỏ những chỗ dư thừa men, gọi là "sửa hàng men".

Quá trình nung

Khi công việc chuẩn bị hoàn tất thì đốt lò trở thành khâu quyết định sự thành công hay thất bại của một mẻ gốm. Vì thế giờ phút nhóm lò trở nên thiêng liêng trọng đại với người thợ gốm. Người thợ cả cao tuổi nhất thắp ba nén hương và thành kính cầu mong trời đất và thần lửa phù giúp. Việc làm chủ ngọn lửa theo nguyên tắc nâng dần nhiệt độ để lò đạt tới nhiệt độ cao nhất và khi gốm chín thì lại hạ nhiệt độ từ từ chính là bí quyết thành công của khâu đốt lò.

Lò nung

Lò ếch Lò đàn

Lò bầu, hay lò rồng

Lò hộp hay lò đứng

Lò con thoi (hay lò gas), lò tuynen (lò hầm, lò liên tục):

Bao nung

Gần đây bao nung thường được làm bằng đất sét chịu lửa có mầu xám sẫm trộn đều với bột gạch hoặc bao nung hỏng nghiền nhỏ (gọi là sa mốt) với tỉ lệ 25–35% đất sét và 65–75% sa mốt.

Nhiên liệu

Đối với loại lò ếch có thể dùng các loại rơm, rạ, tre, nứa để đốt lò, sau đó Bát Tràng dùng kết hợp rơm rạ với các loại "củi phác" và "củi bửa" và sau nữa thì củi phác và củi bửa dần trở thành nguồn nhiên liệu chính cho các loại lò gốm ở Bát Tràng.

Chồng lò

Sản phẩm mộc sau quá trình gia công hoàn chỉnh được đem vào lò nung. Việc xếp sản phẩm trong lò nung tuỳ theo sản phẩm và hình dáng, kích cỡ của bao nung trên nguyên tắc vừa sử dụng triệt để không gian trong lò vừa tiết kiệm được nhiên liệu mà lại đạt hiệu nhiệt cao.

Đốt lò

Nhìn chung đối với các loại lò ếch, lò đàn, lò bầu thì quy trình đốt lò đều tương tự nhau và với kinh nghiệm của mình, người "thợ cả" có thể làm chủ được ngọn lửa trong toàn bộ quá trình đốt lò.

Những đặc điểm của gốm Bát Tràng

Đồ gốm gia dụng: Bao gồm các loại đĩa, chậu hoa, âu, thạp, ang, bát, chén, khay trà, ấm, điếu, nậm rượu, bình vôi, bình, lọ, choé và hũ.

Đồ gốm dùng làm đồ thờ cúng: Bao gồm các loại chân đèn, chân nến, lư hương, đỉnh, đài thờ, mâm gốm và kiếm.

Đồ trang trí: Bao gồm mô hình nhà, long đình, các loại tượng như tượng nghê, tượng ngựa, tượng Di Lặc, tượng Kim Cương, tượng hổ, tượng voi, tượng người ba đầu, tượng đầu khỉ mình rắn và tượng rồng.

Trang trí

Thế kỉ 14–15: Hình thức trang trí trên gốm Bát Tràng bao gồm các kiểu như khắc chìm, tô men nâu theo kĩ thuật gốm hoa nâu thời Lý–Trần, kết hợp với chạm nổi và vẽ men lam. Khoảng thời gian này đánh dấu sự ra đời của dòng gốm hoa lam đồng thời xuất hiện những đồ gốm hoa nâu vẽ theo gốm hoa lam.

Các dòng men

Gốm Bát Tràng có 5 dòng men đặc trưng được thể hiện qua mỗi thời kì khác nhau để tạo nên những sản phẩm đặc trưng khác nhau

2.thủy tinh

  Thủy tinh

, đôi khi trong dân gian còn được gọi là

kính

hay

kiếng

, là một chất rắn

vô định hình

đồng nhất, có gốc

silicát

, thường được pha trộn thêm các tạp chất để có tính chất theo ý muốn.

Trong vật lý học, các chất rắn vô định hình thông thường được sản xuất khi một chất lỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh rất nhanh, vì thế không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành. Thủy tinh cũng được sản xuất như vậy từ gốc silicát.

Silicát là điôxít silic (SiO2) có trong dạng đa tinh thể như cát và cũng là thành phần hóa học của thạch anh. Silicát có điểm nóng chảy khoảng 2.000 °C (3.632 °F), vì thế có hai hợp chất thông thường hay được bổ sung vào cát trong công nghệ nấu thủy tinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống khoảng 1.000 °C. Một trong số đó là sô đa (cacbonat natri Na2CO3), hay bồ tạt (tức cacbonat kali K2CO3). Tuy nhiên, sô đa làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước - là điều người ta không mong muốn, vì thế người ta cho thêm vôi sống (ôxít canxi, CaO) là hợp chất bổ sung để phục hồi tính không hòa tan.

Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện bình thường, thủy tinh là một chất trong suốt, tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ hóa học và không hoạt động xét về phương diện sinh học, có thể tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn. Tuy nhiên, thủy tinh rất dễ gãy hay vỡ thành các mảnh nhọn và sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách đột ngột. Tính chất này có thể giảm nhẹ hay thay đổi bằng cách thêm một số chất bổ sung vào thành phần khi nấu thủy tinh hay xử lý nhiệt.

Thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong xây đựng, làm đồ chứa (chai, lọ, cốc, chén, ly, tách v.v) hay vật liệu trang trí.

Tính chất

Thủy tinh có thể thay đổi tính chất, tùy theo việc lựa chọn tạp chất và hàm lượng pha thêm khi nấu thủy tinh.

[sửa]

Truyền sáng

Một trong những đặc trưng rõ nét nhất của thủy tinh thông thường là nó trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy, mặc dù không phải mọi vật liệu thủy tinh đều có tính chất như vậy do phụ thuộc vào tạp chất. Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạ tử ngoại và hồng ngoại thay đổi tùy theo việc lựa chọn tạp chất.

[sửa]

Ánh sáng nhìn thấy

Tính trong suốt của thủy tinh trong ánh sáng nhìn thấy là do sự vắng mặt của trạng thái chuyển tiếp của các điện tử trong khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, và trạng thái này là thuần nhất trong mọi bước sóng hơn là chỉ trong khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy (sự không thuần nhất làm cho ánh sáng bị tán xạ, làm tán xạ hình ảnh được truyền qua).

Các kim loại và ôxít kim loại được bổ sung thêm vào thủy tinh trong quá trình sản xuất nó để thay đổi màu sắc của nó. Mangan có thể thêm vào với một lượng nhỏ để loại bỏ màu xanh lá cây tạo ra bởi sắt hay trong một lượng lớn hơn để cho thủy tinh có màu tím amêtít. Giống như mangan, selen có thể sử dụng với một lượng nhỏ để làm bay màu của kính, hay trong một lượng lớn hơn để tạo ra màu hơi đỏ. Một lượng nhỏ côban (0,025 đến 0,1%) sinh ra thủy tinh màu xanh da trời. Ôxít thiếc với antimoan và ôxít asen sinh ra thủy tinh màu trắng đục, lần đầu tiên đã được sử dụng ở Venezia để sản xuất đồ giảsứ. 2 đến 3% của ôxít đồng sinh ra màu xanh lam. Đồng kim loại nguyên chất sinh ra thủy tinh mờ có màu đỏ thẫm, nó đôi khi được sử dụng thay thế cho thủy tinh màu hồng ngọc của vàng. Niken, phụ thuộc vào nồng độ, sinh ra thủy tinh có màu xanh da trời hay màu tím hoặc thậm chí là màu đen. Sự bổ sung titan sinh ra thủy tinh có màu nâu vàng. Vàng kim loại trong một lượng rất nhỏ (khoảng 0,001%), sinh ra thủy tinh có màu hồng ngọc thẫm, trong khi một lượng thấp hơn sinh ra màu đỏ nhạt hơn, thông thường gọi là màu "nam việt quất". Nguyên tố urani (0,1 đến 2%) có thể thêm vào để thủy tinh có màuvàng phản quang hay màu xanh lá cây. Thủy tinh urani nói chung là không nguy hiểm về phóng xạ, tuy vậy nếu nó ở dạng bột, chẳng hạn như đánh bóng bằng giấy nhám, và dạng bụi thì nó là tác nhân gâyung thư. Hợp chất của bạc (thông thường là nitrat bạc) có thể sinh ra một khoảng màu từ đỏ da cam đến vàng. Phương thức đốt nóng và làm lạnh thủy tinh có thể có ảnh hưởng đáng kể tới màu sinh ra bởi các chất này. Các chất này tham gia vào cấu trúc thủy tinh như thế nào hiện nay vẫn chưa được nghiên cứu kỹ. Các loại thủy tinh màu khác vẫn thường xuyên được tìm ra.

[sửa]

Tử ngoại

Thủy tinh thông thường không cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm, hay tia cực tím (UV) đi qua. Có điều này vì sự bổ sung của các hợp chất như tro sô đa (cacbonat natri). Thủy tinh thuần SiO2(còn gọi là thủy tinh thạch anh) không hấp thụ tia UV và nó được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ trong suốt trong khoảng bước sóng này, mặc dù nó đắt hơn thủy tinh thường. Có thể pha thêm xêrivào thủy tinh để tăng việc hấp thụ tia cực tím (các bức xạ ion hóa nguy hiểm về mặt sinh học).

[sửa]

Hồng ngoại

Thủy tinh có thể sản xuất đến mức độ tinh khiết mà hàng trăm kilômét thủy tinh vẫn là trong suốt ở bước sóng hồng ngoại trong các sợi cáp quang. Một lượng lớn sắt được sử dụng trong thủy tinh có khả năng hấp thụ nhiệt, chẳng hạn như các tấm lọc hấp thụ nhiệt cho các máy chiếu phim.

[sửa]

Chiết suất

Chiết suất của thủy tinh có thể thay đổi khi có các thành phần khác thêm. Thủy tinh có chứa chì, chẳng hạn như chì tinh thể hay thủy tinh đá lửa, là 'rực rỡ' hơn vì nó làm tăng chiết suất và sinh ra sự 'lấp lánh' có thể nhận thấy rõ hơn. Xem thêm pha lê. Việc bổ sung bari cũng làm tăng chiết suất. Ôxít thori cho thủy tinh có hệ số chiết suất rất cao và nó được sử dụng để sản xuất các lăng kính chất lượng cao.

[sửa]

Nhiệt độ nóng chảy

Như mọi chất rắn vô định hình, thủy tinh không có điểm nóng chảy nhất định. Natri nói chung được thêm vào để hạ nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh. Sự bổ sung sô đa hay bồ tạt đôi khi còn hạ nhiệt độ nóng chảy xuống thấp hơn.

[sửa]

Độ dẫn điện

Độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt của thủy tinh có thể thay đổi khi thêm bo, chẳng hạn như ở Pyrex.

[sửa]

Lịch sử

Các loại thủy tinh có nguồn gốc tự nhiên, gọi là các loại đá vỏ chai, đã được sử dụng từ thời kỳ đồ đá. Chúng được tạo ra trong tự nhiên từ các nham thạch (magma) núi lửa. Người nguyên thủy dùng đá vỏ chai để làm các con dao cực sắc.

Hình ảnh thổi thủy tinh thế kỷ 9

Việc sản xuất thủy tinh lần đầu tiên hiện còn lưu được chứng tích là ở Ai Cập khoảng năm 2000 trước công nguyên, khi đó thủy tinh được sử dụng như là men màu cho nghề gốm và các mặt hàng khác. Trong thế kỷ 1 trước công nguyên kỹ thuật thổi thủy tinh đã phát triển và những thứ trước kia là hiếm và có giá trị đã trở thành bình thường. Trong thời kỳ đế chế La Mã rất nhiều loại hình thủy tinh đã được tạo ra, chủ yếu là các loại bình và chai lọ. Thủy tinh khi đó có màu xanh lá cây vì tạp chất sắt có trong cát được sử dụng để sản xuất nó. Thủy tinh ngày nay nói chung có màu hơi ánh xanh lá cây, sinh ra cũng bởi các tạp chất như vậy.

Các đồ vật làm từ thủy tinh từ thế kỷ 7 và thế kỷ 8 đã được tìm thấy trên đảo Torcello gần Venice. Các loại hình này là liên kết quan trọng giữa thời La Mã và sự quan trọng sau này của thành phố đó trong việc sản xuất thủy tinh. Khoảng năm 1000 sau Công nguyên, một đột phá quan trọng trong kỹ thuật đã được tạo ra ởBắc Âu khi thủy tinh sô đa được thay thế bằng thủy tinh làm từ các nguyên liệu có sẵn hơn: bồ tạt thu được từ tro gỗ. Từ thời điểm này trở đi, thủy tinh ở khu vực phía bắc châu Âu có sự sai khác rõ nét với thủy tinh ở khu vực Địa Trung Hải, là khu vực mà sô đa vẫn được sử dụng chủ yếu.

Thế kỷ 11 được cho là nổi bật, tại Đức, phương pháp mới chế tạo thủy tinh tấm đã ra đời bằng các quả cầu để thổi, sau đó chuyển nó sang thành các hình trụ tạo hình, cắt chúng khi đang còn nóng và sau đó dát phẳng thành tấm. Kỹ thuật này đã được hoàn thiện vào thế kỷ 13 ở Vênidơ.

Cho đến thế kỷ 12 thủy tinh đốm (có nghĩa là thủy tinh với các vết màu (thông thường là kim loại) đã không được sử dụng rộng rãi nữa.

Trung tâm sản xuất thủy tinh từ thế kỷ 14 là Vênidơ, ở đó người ta đã phát triển nhiều công nghệ mới để sản xuất thủy tinh và trở thành trung tâm xuất khẩu có lãi các đồ đựng thức ăn, gương và nhiều đồ xa xỉ khác. Sau đó, một số thợ thủy tinh của Vênidơ đã chuyển sang các khu vực khác như Bắc Âu và việc sản xuất thủy tinh đã trở nên phổ biến hơn.

Sản xuất thủy tinh Crown

Công nghệ thủy tinh Crown đã được sử dụng cho đến giữa những năm 1800. Trong công nghệ này, ống thổi thủy tinh có thể xoay tròn khoảng 9 lb (4 kg) thủy tinh lỏng tại phần cuối của ống cho đến khi nó được làm phẳng thành đĩa đường kính khoảng 5 ft (1,5 m). Đĩa sau đó được cắt thành tấm chữ nhật. Thủy tinh của người Vênidơ là cao giá giữa thế kỷ 10 và thế kỷ 14 bởi vì họ giữ được bí quyết. Khoảng năm 1688, công nghệ đúc thủy tinh đã được phát triển, dẫn tới việc sử dụng nó như một vật liệu thông dụng. Sự phát minh ra máy ép thủy tinh năm 1827 cho phép sản xuất hàng loạt các đồ vật từ thủy tinh rẻ tiền hơn.

Phương pháp ống xy lanh được phát kiến bởi William J. Blenko trong những năm đầu của thập niên 1900.

Thủy tinh nghệ thuật đôi khi được tạo ra bằng phương pháp khắc axít hay bằng các chất ăn mòn khác (tạo ra hình cần thiết trên bề mặt thủy tinh). Thông thường nó đuyược tạo ra bởi các nghệ nhân sau khi thủy tinh được thổi hay đúc. Trong những năm 1920 phương pháp mới để khắc axít theo khuôn đã được phát kiến, theo đó các tác phẩm nghệ thuật được khắc trực tiếp trên khuôn, vì thế mỗi một lượt đúc đã tạo ra hình ảnh trên bề mặt thủy tinh. Điều này làm giảm chi phí sản xuất và kết hợp với việc sử dụng rộng rãi của các loại thủy tinh màu đã tạo ra các sản phẩm thủy tinh rẻ tiền trong những năm 1930, sau này được biết đến như là thủy tinh thời kỳ suy thoái.

Sản xuất chai thuỷ tinh bằng công nghệ hiện đại

Ngày nay, tại nhiều quốc gia, bao gồm cả Hoa Kỳ, việc thu thập đá vỏ chai bị pháp luật ngăn cấm ở một vài nơi.

[sửa]

Ứng dụng

Bàn cờ vua bằng thủy tinh.

Vì thủy tinh là một vật liệu cứng và không hoạt hóa nên nó là một vật liệu rất có ích. Rất nhiều đồ dùng trong gia đình làm từ thủy tinh. Cốc, chén, bát, đĩa, chai, lọ v.v có thể được làm từ thủy tinh, cũng như bóng đèn, gương, ống thu hình của màn hình máy tính và ti vi, cửa sổ. Trong phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm trong hóa học, sinh học, vật lý và nhiều lĩnh vực khác, người ta sử dụng bình thót cổ, ống thử, lăng kính và nhiều dụng cụ thiết bị khác được làm từ thủy tinh. Đối với các ứng dụng này, thủy tinh silicat bo (như Pyrex) thường được sử dụng vì sức bền và hệ số giãn nở nhiệt thấp, tạo cho nó sự chống lại tốt hơn đối với các sốc nhiệt và cho phép đo đạc chính xác hơn khi làm nóng và làm nguội các thiết bị. Đối với phần lớn các ứng dụng có yêu cầu cao, thủy tinh thạch anh được sử dụng, mặc dù rất khó làm việc với nó. Phần lớn thủy tinh như thế này được sản xuất hàng loạt bằng các công nghệ khác nhau, nhưng đa phần các phòng thí nghiệm lớn cần rất nhiều các loại đồ thủy tinh khác nhau vì thế họ vẫn giữ ống thổi thủy tinhtrong văn phòng. Thủy tinh từ núi lửa, như đá vỏ chai, đã được sử dụng từ lâu để tạo ra các công cụ bằng đá và kỹ thuật đập đá lửa có thể dễ dàng tạo ra với sự phù hợp với thủy tinh sản xuất hàng loạt ngày nay.

[sửa]

Tái chế

Thuỷ tinh được tạo hình khi nó đang nóng chảy hoặc biến mềm, do đó những phế liệu có tính chất gần giống tính chất sản phẩm cần tạo đều có thể tái chế (nấu chảy và tạo hình lại). Ở những nhà máy lớn sản xuất thuỷ tinh, đa số đều dùng lò bể, là một loại lò có thể nấu liên tục. Người ta hạn chế tối đa việc dừng lò bởi mỗi lần như thế, lượng thuỷ tinh còn thừa (chiếm khoảng 20-30% thể tích lò) sẽ đông cứng, co lại và phá huỷ lớp gạch chịu lửa xây lò và ảnh hưởng đến kết cấu thành lò. Chi phí xây gạch mới và nhiên liệu cung cấp cho quá trình nâng nhiệt của lò đến nhiệt độ nấu thuỷ tinh sẽ rất lớn. Chính điều đó dẫn đến việc có một số thuỷ tinh thành phẩm nhưng cũng được đưa vào tái chế (nấu lại). Điều này xảy ra tại các nhà máy thuỷ tinh lớn chẳng may hàng bán không chạy, mà hàng tồn đọng lại trong kho quá nhiều; nếu tiếp tục sản xuất mới sẽ không có chỗ chứa. Biện pháp xử lý là đập vỡ thành phẩm, đem qua lò nấu lại, mục đích là để duy trì sự hoạt động của lò.

[sửa]

3,

Vật liệu composite

Vật liệu composite, còn gọi là Vật liệu compozit hay composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ.[1]

[sửa]

Lịch sử

Những vật liệu compozit đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về compozit chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập.

Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằnglicnin. Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo- một cấu trúc composite lý tưởng.

Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng. Và ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông...

Mặc dù composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ "vật liệu mới" đồng nghĩa với "vật liệu composite".

[sửa]

Thành phần và cấu tạo

Nhìn chung, mỗi vật liệu composite gồm một hay nhiều pha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục duy nhất. (Pha là một loại vật liệu thành phần nằm trong cấu trúc của vật liệu composite.) Pha liên tục gọi là vật liệu nền (matrix), thường làm nhiệm vụ liên kết các pha gián đoạn lại. Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường (reinforcement) được trộn vào pha nền làm tăng cơ tính, tính kết dính, chống mòn, chống xước ...

[sửa]

Thành phần cốt

Nhóm sợi khoáng chất: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi gốm; nhóm sợi tổng hợp ổn định nhiệt: sợi Kermel, sợi Nomex, sợi Kynol, sợi Apyeil. Các nhóm sợi khác ít phổ biến hơn: sợi gốc thực vật (gỗ, xenlulô): giấy, sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa,...; sợi gốc khoáng chất: sợi Amiăng, sợi Silic,...; sợi nhựa tổng hợp: sợi polyeste (tergal, dacron, térylène, ..), sợi polyamit,...; sợi kim loại: thép, đồng, nhôm,...

[sửa]

Sợi thuỷ tinh

Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét. Khi đó các sợi này sẽ mất những nhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn. Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê, ... tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E (dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cơ học cao). Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt.

[sửa]

Sợi Bazan

[sửa]

Sợi hữu cơ

Các loại sợi hữu cơ phổ biến:

Sợi kenvlar cấu tạo từ hợp chất hữu cơ cao phân tử aramit, được gia công bằng phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ thấp (-10 °C), tiếp theo được kéo ra thành sợi trong dung dịch, cuối cùng được sử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi. Sợi kenvlar và tất cả các sợi làm từ aramit khác như: Twaron, Technora,... có giá thành thấp hơn sợi thủy tinh như cơ tính lại thấp hơn: các loại sợi aramit thường có độ bền nén, uốn thấp và dễ biến dạng cắt giữa các lớp.

[sửa]

Sợi Cacbon

Sợi cacbon chính là sợi graphit (than chì), có cấu trúc tinh thể bề mặt, tạo thành các lớp liên kết với nhau, nhưng cách nhau khoảng 3,35 A°. Các nguyên tử cacbon liên kết với nhau, trong một mặt phẳng, thành mạng tinh thể hình lục lăng, với khoảng cách giữa các nguyên tử trong mỗi lớp là 1,42 A°. Sợi cacbon có cơ tính tương đối cao, có loại gần tương đương với sợi thủy tinh, lại có khả năng chịu nhiệt cực tốt.

[sửa]

Sợi Bor

Sợi Bor hay Bore (ký hiệu hóa học là B), là một dạng sợi gốm thu được nhờ phương pháp kết tủa. Sản phẩm thương mại của loại sợi này có thể ở các dạng: dây sợi dài gồm nhiều sợi nhỏ song song, băng đã tẩm thấm dùng để quấn ống, vải đồng phương.

[sửa]

Sợi Cacbua Silic

Sợi Cacbua Silic (công thức hóa học là: SiC) cũng là một loại sợi gốm thu được nhờ kết tủa.

[sửa]

Sợi kim loại

[sửa]

Sợi ngắn và các hạt phân tán

[sửa]

Cốt vải

Cốt vải là tổ hợp thành bề mặt (tấm), của vật liệu cốt sợi, được thực hiện bằng công nghệ dệt. Các kỹ thuật dệt vải truyền thống thường hay dùng là: kiểu dệt lụa trơn, kiểu dệt xa tanh, kiểu dệt vân chéo, kiểu dệt vải mô đun cao, kiểu dệt đồng phương. Kiểu dệt là cách đan sợi, hay còn gọi là kiểu chéo sợi. Kỹ thuật dệt cao cấp còn có các kiểu dệt đa phương như: bện, tết, và kiểu dệt thể tích tạo nên vải đa phương.

[sửa]

Vật liệu nền

[sửa]

Chất liệu nền polyme nhiệt rắn

Nhựa polyeste và nhóm nhựa cô đặc như: nhựa phenol, nhựa furan, nhựa amin, nhựa epoxy. Nhựa epoxy được sử dụng nhiều (sau polyeste không no)trong công nghiệp composite. Do những đặc tính cơ học cao của nhựa epoxy,người ta sử dụng nó để tạo ra các composite có độ bền cao dùng cho nghành chế tạo máy bay,vũ trụ,tên lửa v.v... Nhựa epoxy có những đặc tính cơ học như (kéo,nén,uốn,va đập và từ biến v.v..) hơn polyeste.

[sửa]

Chất liệu nền polyme nhiệt dẻo

Nền của vật liệu là nhựa nhiệt dẻo như: PVC, nhựa polyetylen, nhựa polypropylen, nhựa polyamit,...

[sửa]

Chất liệu nền cacbon

[sửa]

Chất liệu nền kim loại

Vật liệu compozit nền kim loại có modun đàn hồi rất cao có thể lên tới 110 GPa. Do đó đòi hỏi chất gia cường cũng có modun cao. Các kim loại được sử dụng nhiều là: nhôm, niken, đồng.

[sửa]

Phân loại vật liệu composite

[sửa]

Vật liệu composite polyme

Xem bài Polyme compozit

[sửa]

Vật liệu composite cacbon-cacbon

Đây là vật liệu nền cacbon cốt sợi cacbon.

[sửa]

Vật liệu composite gốm

[sửa]

Vật liệu composite kim loại

[sửa]

Vật liệu composite tạp lai

[sửa]

Theo bản chất vật liệu nền và cốt

Composite nền hữu cơ: composite nền giấy (cáctông), composite nền nhựa, nền nhựa đường, nền cao su (tấm hạt, tấm sợi, vải bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy),... Loại nền này thường có thể kết hợp với mọi dạng cốt liệu, như: sợi hữu cơ (polyamit, kevlar (là sợi aramit cơ tính cao),..), sợi khoáng (sợi thủy tinh, sợi cacbon,...), sợi kim loại (Bo, nhôm,...). Vật liệu composite nền hữu cơ chỉ chịu được nhiệt độ tối đa là khoảng 200 ÷ 300 °C.

Composite nền khoáng chất: bê tông, bê tông cốt thép, composite nền gốm, composite cacbon - cacbon. Thường loại nền này kết hợp với cốt dạng: sợi kim loại (Bo, thép,...), hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm Nitơ,...).

Composite nền kim loại: nền hợp kim titan, nền hợp kim nhôm,... Thường kết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo,...), sợi khoáng (cacbon, SiC,...).

Composit nền kim loại hay nền khoáng chất có thể chịu nhiệt độ tối đa khoảng 600 ÷ 1.000 °C (nền gốm tới 1.000 °C).

[sửa]

Theo hình dạng cốt liệu

[sửa]

Vật liệu composite cốt sợi

Sợi là loại vật liệu có một chiều kích thước (gọi là chiều dài) lớn hơn rất nhiều so với hai chiều kích thước không gian còn lại. Theo hai chiều kia chúng phân bố gián đoạn trong vật liệu composite, còn theo chiều dài thì chúng có thể ở dạng liên tục hay gián đoạn. Ta thường thấy các loại vật liệu cốt sợi này gắn liền với từ composite trong tên gọi. Các sản phẩm composite dân dụng thường là được chế tạo từ loại vật liệu composite cốt sợi, trên nền nhựa là chủ yếu.

[sửa]

Vật liệu composite cốt hạt

Hạt là loại vật liệu gián đoạn, khác sợi là không có kích thước ưu tiên. Loại vật liệu composite cốt hạt phổ biến nhất chính là bê tông, thường lại được gọi ngắn gọn chỉ là bê tông, nên ta thường thấy cái được gọi là composite lại là vật liệu composite cốt sợi.

[sửa]

Vật liệu composite cốt hạt và sợi

Bê tông là một loại composite (hay compozit) nền khoáng chất[2]. Khi bê tông kết hợp với cốt thép tạo nên bê tông cốt thép, thì đá nhân tạo tạo thành từ xi măng là vật liệu nền, các cốt liệu bê tông là cát vàng và đá dăm thì là cốt hạt, còn cốt thép trong bê tông là cốt sợi.

[sửa]

Công nghệ chế tạo

[sửa]

Công nghệ khuôn tiếp xúc

Lát tay

Phun

Lát máy

[sửa]

Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi

Khuôn chân không

Khuôn chân không- autoclave

Khuôn ép diaphragm

[sửa]

Công nghệ tẩm áp lực

Tẩm áp lực trong điều kiện thường

Tẩm áp lực trong chân không

[sửa]

Công nghệ dập trong khuôn

Dập trực tiếp

Dập đúc

Dập ép nóng

[sửa]

Công nghệ quấn

Các phương pháp công nghệ

Máy quấn

[sửa]

Công nghệ pulltrusion

[sửa]

Một số sản phẩm từ vật liệu composite

Vỏ động cơ tên lửa

Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ

Bình chịu áp lực cao.

Ống dẫn xăng dầu composite cao cấp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốn ướt của Nga và các tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu).

Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi thủy tinh);

Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite;

Ống thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn;

Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội thất, tấm panell composite;

Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng;

Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy các loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì;

Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp;

Vỏ tầu thuyền composite (vỏ lãi).....

Thùng rác công cộng

Mô hình đồ chơi trẻ em

[sửa]

Chú thích

  4,polyme

Polyme (tiếng Anh: "polymer") là khái niệm được dùng cho các hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản. Các phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp hơn được gọi là các oligome.

Tên gọi polyme xuất phát từ tiếng Hy Lạp, πoλv, polu, 'nhiều' và μερος, meros, 'phần'. Những ví dụ điển hình về Polyme là chất dẻo, DNA, và protein. Polyme được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên gọi là Nhựa, nhưng polyme bao gồm 2 lớp chính là polyme thiên nhiên và polyme nhân tạo. Các polyme hữu cơ như protein (ví dụ như tóc, da, và một phần của xương) và axít nucleic đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tổng hợp polyme hữu cơ. Có rất nhiều dạng polyme thiên nhiên tồn tại chẳng hạn xenlulo (thành phần chính của gỗ và giấy).

Hình dạng phân tử Polyme

Hình 1:Một số hình ảnh khác về phân tử Polyme

Hình 2:Một số hình ảnh khác về phân tử Polyme

Mục lục

 [ẩn] 

1

Các khái niệm cơ bản

2

Các tính chất đặc trưng

3

Các phản ứng tổng hợp polyme

3.1

Phản ứng trùng hợp

3.2

Phản ứng trùng ngưng

3.3

Phản ứng trùng-cộng hợp

4

Cấu trúc phân tử polyme

4.1

Sự sắp xếp của nguyên tử và các nhóm thế trong mạch chính

4.2

Đồng phân quang học

5

Phân loại polyme

6

Một số Polyme tiêu biểu

6.1

Xenlulo

6.2

Cao su

6.3

Tơ

7

Xem thêm

8

Tham khảo

9

Liên kết ngoài

[sửa]

Các khái niệm cơ bản

Khối lượng phân tử polyme:

M = n.mtrong đóM: khối lượng phân tử polymem: khối lượng của một đơn vị monomen: hệ số trùng hợp hoặc hệ số trùng ngưng

Trong khoa học nghiên cứu polyme, người ta thường sử dụng 02 khái niệm khác của khối lượng phân tử:

+ Khối lượng phân tử trung bình số (the number average molecular mass):+ Khối lượng phân tử trung bình khối (the weight average molecular mass):Với 

Độ trùng hợp là số mắt xích cơ bản trong phân tử polyme.

Mắt xích cơ bản: là phần lặp đi lặp lại trong phân tử Polyme. Mắt xích cơ bản có cấu tạo giống monome trong phản ứng trùng hợp và tương đối giống monome trong phản ứng trùng ngưng.

[sửa]

Các tính chất đặc trưng

Polyme có 2 tính chất chính:

Thường là chất rắn, không bay hơi.

Hầu hết Polyme không tan trong nước hoặc các dung môi thông thường

[sửa]

Các phản ứng tổng hợp polyme

[sửa]

Phản ứng trùng hợp

Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều monome của cùng một chất tạo thành polyme.

nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n

Phản ứng trùng hợp Butađien1,3

[sửa]

Phản ứng trùng ngưng

Phản ứng trùng ngưng là phản ứng kết hợp nhiều monome tạo thành polyme và một sản phẩm phụ (chủ yếu là nước). Điều kiện: các monome phải có hai nhóm chức có khả năng tách nước. Ví dụ:

n H-NH-(CH2)5-CO-OH → (-NH-(CH2)5-CO-)n + nH2On p-HO-CO-C6H4-CO-OH + n H-OCH2-CH2O-H → (-CO-C6H4-CO-OCH2-CH2O-)n + 2nH2O

[sửa]

Phản ứng trùng-cộng hợp

Phản ứng trùng-cộng hợp là phản ứng kết hợp nhiều monome của hai hay nhiều chất tạo thành polyme. Quá trình gồm 2 khâu:

Các monome kết hợp với nhau thành một monome chính nhờ phản ứng cộng (điều kiện: ít nhất một trong hai chất phải có liên kết đôi).

Monome vừa tạo ra sẽ kết hợp với nhau tạo polyme hoàn chỉnh.

[sửa]

Cấu trúc phân tử polyme

[sửa]

Sự sắp xếp của nguyên tử và các nhóm thế trong mạch chính

Cấu trúc phân tử Polyme

[sửa]

Đồng phân quang học

Polyme có đồng phân dạng này khi có nguyên tử Các bon bất đối trong mạch.

[sửa]

Phân loại polyme

Dựa theo nguồn gốc Polyme gồm có 2 loại chính:

Polyme tự nhiên: tinh bột, protein, cao su,...

Polyme nhân tạo: polyetilen, tơ nilon, cao su buna,...

[sửa]

Một số Polyme tiêu biểu

[sửa]

Xenlulo

Năm 1869. Hai - ớt, một công nhân in ấn ở New York đã cặm cụi nghiên cứu để tìm ra loại bóng Bi - a tốt nhất và ông đã thành công bằng cách chế ra xenluloit. Xenlulo được chế tạo bằng cách lấy bôngnhúng axit sunfuric đặc rồi hòa vào trong cồn. Cho 1 viên long não vào rồi khuấy đều.

[sửa]

Cao su

Cao su có 2 loại:

Cao su tự nhiên được lấy từ nhựa của cây cao su.

Cao su tổng hợp được chế ra từ các chất đơn giản

Thí dụ: Cao su Buna được điều chế từ rượu etylic

[sửa]

Tơ

Tơ cũng gồm có 2 loại: loại tơ tự nhiên và loại tơ hóa học.

Tơ tự nhiên là tơ có sẵn trong tự nhiên như bông, len, tơ tằm.

Tơ hóa học gồm 2 nhóm:

-Tơ tổng hợp(chế tạo từ polime tổng hợp) như các loại poliamit (capron),tơ vinylic(nitron)...-Tơ bán tổng hợp (tơ nhân tạo):Chế tạo từ các polime thiên nhiên thông qua một số phương trình hóa học. VD: tơ visco, xenlulozơ axetat

Tơ hóa học thường có ưu điểm là bền, đẹp, phơi mau khô,...

6 giản đồ sắt-cacbon

Giản Đồ Pha Sắt – Cacbon (Fe – C)

24.03.2011

 BY 

GIÓ THÁNG MƯỜI

8 COMMENTS

“Tôi có cơ hội tiếp xúc với nhiều bạn bè Cơ khí và nhận thấy một vấn đề: Dù hai ngành liên quan rất mật thiết với nhau và các kiến thức cớ bản về vật liệu rất hữu dụng cho công tác thực tế của các kỹ sư cơ khí nhưng hầu như tất cả các bạn đều không nắm rõ và hiểu đúng bản chất các khái niệm cơ bản của KH Vật liệu như pha, giản đồ pha, chuyển biến,…dù chương trình đại học đã bố trí 6 đơn vị học trình cho môn Vật liệu học cơ sở và rất nhiều môn học khác như Cơ khí đại cương cũng đã đề cập. Chúng quá khó để tiếp cận? Hay các bạn chưa để tâm và chưa nhận ra điểm cốt yếu của vấn đề?” - Nova | Meslab.Org

Đúng là như vậy, thật sự khi đi làm bạn sẽ thấy hầu hết các thiết kế Cơ khí của mình sẽ phải đụng chạm đến lựa chọn vật liệu (1), và vấn đề hiểu được những đặc tính tổng quát của nó sẽ là một yêu cầu không thể thiếu được, do đó mình sẽ tổng hợp những vấn đề cơ bản nhất để phác thảo một số nét cơ bản về pha, giản đồ pha dưới dạng thức dễ hiểu trên cơ sở có nhiều ví dụ minh họa cụ thể để mọi người có cái nhìn tổng quát nhất về loại vật liệu cơ bản của Cơ khí này.

Pha là gì? Giản đồ pha là gì?

Theo Nghiêm Hùng [1], pha là các phần có cùng cấu trúc, cùng trạng thái, cùng kiểu mạng và thông số mạng, có tính chất cơ – lý – hóa xác định và các pha phân cách nhau bởi bề mặt phân chia pha. (Định nghĩa này dùng cho nghiên cứu kim loại và hợp kim). Các chi tiết trong định nghĩa trên sẽ được làm sáng tỏ khi ta nghiên cứu về giản đồ pha.

Giản đồ pha (phase diagram):

Một cách tổng quát, trong KHVL, giản đồ pha được hiểu là một loại đồ thị biểu diễn các điều kiện cân bằng giữa các pha riêng biệt (các pha có thể phân biệt về mặt nhiệt động).

Hai loại giản đồ pha hay gặp: giản đồ nhiệt độ – áp suất (của nước chẳng hạn – rất nổi tiếng trong Hóa Lý) và giản đồ nhiệt độ – thành phần (của hệ Fe – C, rất nổi tiếng trong KHVL).

Giản đồ pha Fe – C cho biết tại mỗi tọa độ (nhiệt độ, thành phần) xác định, tổ chức của hợp kim sắt – cacbon như thế nào. Tất cả các tổ chức (pha) đề cập ở đây dựa trên giả thiết là các quá trình chuyển biến xảy ra vô cùng chậm (cân bằng)

Giản đồ Fe – C

Từ giản đồ + tra sách, xin chú giải (ở mức đơn giản) cho giản đồ:

1, Austenite solid solution of carbon in gamma iron: dung dịch rắn austenite của các- bon trong sắt gamma.

2, Austenite in liquid: austenite phân tán trong pha lỏng (đây là vùng tồn tại của austenite và pha lỏng)

3, Primary austenite begins to solidify: đường giới hạn mà austenite sơ cấp bắt đầu kết tinh

4, CM begins to solidify: đường giới hạn mà xê- men- tít bắt đầu kết tinh

5, Austenite ledeburite and cementite: vùng tồn tại của các pha austenite, lê- đê- bu- rít và xê- men- tít

6, Cementite and ledeburite: vùng tồn tại của các pha xê- men- tít và lê- đê- bu- rít.

7, Austenite to pearlite: đường giới hạn mà austenite chuyển pha thành péc- lit.

8, Pearlite and ferrite: vùng tồn tại của các pha péc- lít và ferrite

9, Pearlite and Cementite: vùng tồn tại của các pha péc- lít và xê- men- tít

10, Cementite, pearlite and transformed ledeburite: vùng tồn tại của các pha xê- men- tít, péc- lít và lê- đê- bu- rít đã chuyển biến (dưới 723 độ C, thành phần austenite trong tổ chức lê- đê- bu- rít chuyển biến thành péc- lít, do đó, dưới 723 độ C, lê- đê- bu- rít được gọi là lê- đê- bu- rít đã chuyển biến)

11, Hypo- eutectoid: trước cùng tích

12, Hyper- eutectoid: sau cùng tích

13, Steel: thép (quy ước)

14, Cast iron: gang (quy ước)

Một vài nhận xét về hệ Fe-Fe3C

C chiếm một lượng nhỏ như tạp chất xen kẽ trong sắt ở dạng các pha a, b, g trong sắt.

Lượng hoà tan cacbon tối đa trong pha a-BCC là 0,022% ở 727C, do mạng lập phương tâm khối có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) nhỏ hơn so với mạng lập phương tâm mặt.

Lượng C hoà tan trong Austenite (mạng lập phương tâm mặt) là 2,14% ở 1147C do mạng này có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) lớn hơn so với mạng lập phương tâm khối.

Cơ tính: Xêmentít có tính cứng dòn, khi có mặt trong thép sẽ làm tăng bền cho thép. Cơ tính còn phụ thuộc độ hạt hay cấu trúc vi mô cũng như tương quan giữa F và Xê.

Từ tính:  Ferrit có từ tính ở nhiệt độ dưới 768C (còn gọi là nhiệt độ Curie), Austenite hoàn toàn không có từ tính.

Phân loại: dựa vào các đặc điểm trên ta phân ra làm ba loại hợp kim như sau:

Sắt non: chứa hàm lượng C dưới 0,008% trong pha a-Ferrite ở nhiệt độ phòng.

Thép: chứa hàm lượng C từ 0,008% – 2,14% (thường <1%) tổ chức gồm a-ferrite và Xê ở nhiệt độ thường.

Gang: chứa hàm lượng C từ 2,14 – 6,17% (thường < 4, 5% C)

Quy tắc đòn bẩy và công thức tính hàm lượng C trong mỗi pha:

- Quy tắc đòn bẩy:

Xét vùng tồn tại 2 pha (cụ thể trong trường hợp này là Ferrite, viết tắt là F và Austenite, viết tắt là A, tổng quát vẫn đúng) như trên hình vẽ.

Quy tắc đòn bẩy cho :

Hàm lượng F = AC/BC

Hàm lượng A = AB/BC

Tính % C của hai pha:

%C (F) = hoành độ giao điểm của đường dóng từ B –> trục thành phần (bằng độ dài đoạn OB trên hình vẽ).

%C (A) = hoành độ giao điểm của đường dóng từ C –> trục thành phần (bằng độ dài đoạn OC trên hình vẽ).

Công thức xác định hàm lượng C trong mỗi pha có thể kiểm chứng rất đơn giản nhờ quy tắc đòn bẩy.

2) Pearlite là tổ chức cùng tích có 2 pha Ferrite và Cementite.

Tại điểm cùng tích:

Hàm lượng C trong Ferrite = 0,02% (tại điểm cùng tích) –> OB = 0,02

Hàm lượng C trong Cementite = 6,67% (do công thức của Cementite là Fe3C) –> OC = 6,67

Hàm lượng C trong Pearlite = hàm lượng C cùng tích = 0,8% –> OA = 0,8

Từ hình vẽ –> AB = OA – OB = 0,8 – 0,02 = 0,78

AC = OC – OA = 6,67 – 0,8 = 5,87

BC = OC – OB = 6,67 – 0,02 = 6,65

Thay vào công thức tính thành phần pha (đòn bẩy) ở trên:

% Ferrite = AC/BC = 5,87/6,65 ~ 88,2%

% Cementite = AB/BC = 0,78/6,65 ~ 11,8%

Khi hạ nhiệt độ xuống 20 độ C

,

Chỉ có hàm lượng C trong Ferrite thay đổi, OB (20 độ) ~ 0,006

–> AB = OA – OB = 0,8 – 0,006 = 0,794

AC = OC – OA = 6,67 – 0,8 = 5,87

BC = OC – OB = 6,67 – 0,006 = 6,664

–> Thay vào công thức tính thành phần pha (đòn bẩy) ở trên:

% Ferrite = AC/BC = 5,87/6,664 ~ 88,1%

% Cementite = AB/BC = 0,794/6,664 ~ 11,9%

Vì sai lệch rất nhỏ nên có thể coi như Pearlite luôn có 88% Ferrite và 12% Cementite ở mọi nhiệt độ!

Còn tiếp…

Đọc tiếp: Giản Đồ Pha Sắt - Cacbon (Fe - C)