- Giải khoa học tự nhiên 9 - tập 1
- Giải khoa học tự nhiên 9 - tập 2
VietJack
Bằng cách đăng ký, bạn đồng ý với Điều khoản sử dụng và Chính sách Bảo mật của chúng tôi.
Bền, nhẹ và đa năng: đó là những đặc tính khiến nhôm trở thành một trong những vật liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại. Chúng ta có thể tìm thấy nhôm trong ngôi nhà chúng ta ở, trên xe ô tô, tàu hỏa và máy bay, trong những chiếc điện thoại và máy tính được sử dụng hàng ngày, trong các kệ của tủ lạnh và ngay trong cả những thiết kế nội thất hiện đại. Nhôm hiện hữu khắp mọi nơi quanh ta. Thông qua chuỗi bài viết về Ứng dụng của Nhôm trong cuộc sống, Nhôm Dinostar muốn cung cấp cho độc giả cái nhìn tổng quan về tính ứng dụng đa dạng của Nhôm mà không một kim loại nào khác có thể so sánh được.
Phần 1: ỨNG DỤNG CỦA NHÔM TRONG LĨNH VỰC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Tất cả các loại phương tiện, từ xe đạp đến tàu vũ trụ, đều được sản xuất từ nhôm. Nhôm giúp con người di chuyển với tốc độ chóng mặt, băng qua đại dương, bay trên bầu trời và thậm chí rời khỏi Trái đất. Giao thông vận tải là ngành chiếm tỷ trọng tiêu thụ nhôm lớn nhất và không ngừng tăng lên.
1. Ngành hàng không và Vũ trụ
Nhôm được coi là kim loại cho phép con người bay, được mệnh danh là “kim loại có cánh”. Nhẹ, bền vững và linh hoạt – nhôm là vật liệu lý tưởng để chế tạo máy bay.
Nhôm chiếm khoảng 75-80% tổng khối lượng của một chiếc máy bay hiện đại. Các kỹ sư hàng không mong muốn chế tạo những chiếc máy bay càng nhẹ càng tốt nhưng có công suất tối đa, ít tốn nhiên liệu và thân máy không bị rỉ sét theo thời gian. Nhôm là vật liệu đáp ứng tất cả những yêu cầu này. Nhôm được sử dụng trong mọi bộ phận của máy bay: thân máy, cánh, bánh lái, cửa, sàn máy bay, hệ thống ống xả, bộ phận tiếp nhiên liệu, hệ thống thủy lực, trụ cabin, buồng điều khiển, tuabin động cơ, trong khung ghế và các chi tiết trang trí,…
Với đặc tính nhẹ và bền, nhôm còn là vật liệu không thể thiếu trong ngành hàng không vũ trụ. Thân của vệ tinh đầu tiên do con người chế tạo vào năm 1957 được sản xuất từ hợp kim nhôm. Nhôm chiếm từ 50% đến 90% tổng khối lượng của các tàu vũ trụ hiện đại. Nhôm được sử dụng trong thân của Tàu con thoi, trong kính viễn vọng không gian Hubble, bình nhiên liệu trong tên lửa, đầu tên lửa phóng, các bộ phận của trạm không gian,… Phẩm chất quan trọng của nhôm được ứng dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ là khả năng sức bền vật liệu với cả nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao, trong điều kiện rung lắc mạnh và bức xạ.
Nhôm chiếm từ 50% đến 90% tổng khối lượng của các tàu vũ trụ hiện đại
2. Ngành công nghiệp ô tô
Xe hơi là loại phương tiện phổ biến nhất trên thế giới. Vật liệu chính được sử dụng trong xe ô tô là thép. Tuy nhiên, khi ngành công nghiệp ô tô bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu, giảm lượng phát thải khí CO2, nhôm đóng vai trò ngày càng quan trọng trong những chiếc xe ô tô hiện đại.
Ngành công nghiệp ô tô toàn cầu [ngoại trừ Trung Quốc] tiêu thụ 2.87 triệu tấn nhôm năm 2014 và tăng lên khoảng 4.49 triệu tấn vào năm 2020. Các nguyên nhân chính của sự tăng trưởng này bao gồm gia tăng sản xuất ô tô và việc sử dụng nhôm rộng rãi hơn trong sản xuất ô tô.
Mỗi ki-lô-gam nhôm được sử dụng trong ô tô giảm 1 ki-lô-gam trọng lượng chung của xe. Vì lý do này, ngày càng nhiều bộ phận xe ô tô được làm từ nhôm: bộ tản nhiệt động cơ xe, bánh xe, hệ thống treo, khối xi-lanh động cơ, hộp số và các bộ phận trên thân xe như mui xe, cửa và thậm chí cả khung xe. Kết quả là, tỷ trọng nhôm trong trọng lượng tổng thể của một chiếc ô tô trung bình đã không ngừng tăng lên: từ 35 kg vào những năm 1970 lên 152 kg ngày nay. Các chuyên gia dự đoán đến năm 2025, hàm lượng nhôm trung bình trong ô tô sẽ đạt 250 kg.
Mỗi ki-lô-gam nhôm được sử dụng trong ô tô giảm 1 ki-lô-gam trọng lượng chung của xe
Ngoài ra, nhôm có một đặc tính hữu ích là khả năng hấp thụ sốc rất tốt, hiệu quả gấp đôi so với thép. Vì lý do này, các nhà sản xuất ô tô từ lâu đã sử dụng nhôm trong các tấm cản bảo vệ xe. Một lý do khác tại sao thân vỏ xe ô tô làm bằng nhôm vượt trội hơn thép về độ an toàn là vì khi các bộ phận bằng nhôm bị uốn cong hoặc biến dạng cục bộ khi chịu lực tác dụng tại các khu vực va chạm thì các bộ phận còn lại trên thân vỏ xe vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu, đảm bảo an toàn cho các cấu kiện bên trong ô tô.
Các chuyên gia khẳng định rằng trong 10 năm tới, các nhà sản xuất ô tô sẽ mở rộng việc sử dụng nhôm trong các mẫu xe. Đồng thời, các công ty sản xuất ô tô hiện nay đang đàm phán với các công ty sản xuất nhôm để xây dựng các cơ sở sản xuất khép kín. Tại đó, những chiếc xe ô tô mới sẽ được sản xuất từ các bộ phận làm bằng nhôm tái chế, lấy từ những chiếc xe cũ không còn sử dụng. Nếu thành công, đây sẽ là một mô hình sản xuất ô tô thân thiện với môi trường, đảm bảo sự phát triển bền vững.
3. Ngành vận tải đường sắt
Trong ngành công nghiệp đường sắt, nhôm được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đường sắt tốc độ cao. Tàu cao tốc di chuyển với tốc độ trên 360 km/h và tham vọng sẽ vượt 600 km/h trong tương lai. Vật liệu nhôm sẽ giúp hiện thực hóa tham vọng đó. Nhôm làm giảm trọng lượng của các đoàn tàu do đó làm giảm lực ma sát.
Tàu cao tốc làm từ nhôm được ứng dụng trong hệ thống đường sắt cao tốc TGV của Pháp. TGV là hệ thống tàu tốc hành của Pháp và là mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất châu Âu. Những chuyến tàu TGV đầu tiên được làm từ thép, nhưng dần dần nhôm đã thay thế thép trong các thế hệ tàu tiếp theo.
4. Ngành vận tải biển
Nhôm cũng là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong ngành vận tải biển với tên gọi “nhôm biển” – thuật ngữ để chỉ hợp kim nhôm-magie. Hợp kim này có khả năng chống ăn mòn vượt trội trong cả môi trường nước ngọt và nước biển.
Nhôm biển ít bị ăn mòn hơn so với thép khoảng 100 lần. Trong năm đầu tiên hoạt động của tàu biển, thép bị ăn mòn với tốc độ 120mm/năm, trong khi nhôm chỉ là 1mm/năm. Nhôm biển cũng có độ bền vượt trội. Một cú va chạm mạnh cũng không thể làm thủng thân vỏ tàu được làm từ nhôm. Khung tàu nhôm giúp cải thiện khả năng đi biển, đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí bảo trì.
Nguồn: Aluminium Leader
Bạn đã từng bao giờ tự hỏi chiếc xe ô tô của bạn chính xác được làm từ những vật liệu gì chưa? Chúng ta đã nghe về rất nhiều thành phần cấu tạo nên xe ô tô như động cơ, hộp số, ghế ngồi, hệ thống HVAC... Nhưng chúng ta chưa bao giờ nghĩ nhiều đến các chất liệu thô được sử dụng trong sản xuất ô tô để tạo ra những thứ này.
Ngành công nghiệp ô tô sử dụng một lượng lớn các vật liệu để phục vụ sản xuất bao gồm sắt, nhôm, thép, thủy tinh, cao su, các sản phẩm dầu mỏ, đồng và nhiều chất liệu khác. Những thành phần này được sử dụng để tạo nên tất cả mọi thứ từ những thứ nhỏ nhất mà chúng ta không nghĩ đến như hệ thống dây dẫn và kim bảng điều khiển đến những thứ lớn hơn như khối động cơ hoặc hộp số.
Những vật liệu này đã cải tiến nhiều trong những thập kỷ qua, trở nên phức tạp hơn, xây dựng tốt hơn và an toàn hơn. Chúng đã thay đổi khi các công nghệ sản xuất ô tô mới xuất hiện trong những năm qua và được sử dụng theo nhiều cách sáng tạo khác nhau.
Dưới đây là 5 vật liệu được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất ô tô:
5. Thép
Ở những chiếc xe ô tô hiện đại, hầu hết trọng lượng xe đều đến từ thép. Ví dụ, năm 2007, mỗi chiếc xe ô tô trung bình chưa khoảng 1.090kg thép và xe bán tải hoặc SUV trung bình sử dụng gần 1.360 kg. Trong khi hầu hết những chiếc xe ngày nay nặng khoảng 1.360 kg và SUV nặng khoảng 1.810 kg, điều đó cho thấy rằng rất nhiều thép đã được sử dụng.
Thép được sử dụng để tạo ra hệ khung gầm nền tảng hoặc bệ máy và nhiều bộ phận khác
Thép được sử dụng để tạo ra hệ khung gầm nền tảng hoặc bệ máy nằm dưới phần thân xe, giúp hình thành bộ khung xe và bảo vệ bạn trong trường hợp va chạm. Dầm cửa, mái và ngay cả các tấm thân xe được tạo ra trong sản xuất ô tô đều được làm bằng thép trên hầu hết xe ô tô ngày nay. Thép cũng được sử dụng cho nhiều vị trí khác trên xe để phù hợp với động cơ hoặc các bộ phận khác. Chẳng hạn như ống xả thường được làm từ thép không gỉ.
Sản xuất thép đã phát triển rất nhiều, vì thế các hãng xe hơi ngày nay có thể sử dụng nhiều loại thép cho các bộ phận xe khác nhau. Những cải tiến trong sản xuất ô tô giúp bạn an toàn khi chạy xe trên đường.
4. Nhựa
Những chiếc xe ô tô ngày nay sử dụng một lượng lớn nhựa. Nhựa chiếm khoảng 50% trong việc xây dựng nên một chiếc xe ô tô mới. Điều này không gây ngạc nhiên vì nhựa là chất liệu bền, rẻ và dễ "uốn".
Nhựa được sử dụng nhiều trong sản xuất ô tô như bảng điều khiển, đồng hồ, bộ chuyển mạch...
Bảng điều khiển, đồng hồ, bộ chuyển mạch, lỗ thông khí máy lạnh, tay nắm cửa, thảm sàn, dây an toàn, túi khí và nhiều bộ phận khác đều được làm từ các loại nhựa khác nhau.
Ngoài các thành phần bảng điều khiển, nhiều bộ phận khác trong động cơ như tay cầm que thăm dầu đều được làm bằng nhựa. Do tính chất trọng lượng nhẹ, nhựa đang ngày càng được sử dụng rộng rãi cho cấu trúc thân và động cơ trong sản xuất ô tô.
3. Nhôm
Nhôm là chất liệu khá mới mẻ và ngày càng được sử dụng nhiều nhờ trọng lượng nhẹ nhưng dẻo dai
Trong thế giới ô tô, nhôm là chất liệu khá mới mẻ và ngày càng được sử dụng nhiều nhờ trọng lượng nhẹ nhưng dẻo dai. Năm 2009, các thành phần nhôm chiếm khoảng 9% trọng lượng ở hầu hết xe hiện đại, so với 5% năm 1990 và chỉ 2% năm 1970.
Nhôm có thể được sử dụng trong sản xuất ô tô để tạo ra các tấm thân xe cho nhiều chiếc xe hướng về hiệu suất cao, nhẹ hơn. Bắt đầu với Acura NSX trong đầu những năm 1990, nhiều siêu xe đã được xây dựng bằng nhôm bao gồm Audi R8. Bánh xe cũng thường được làm bằng nhôm.
Ngoài ra, nhiều nhà sản xuất ô tô đang chuyển từ các khối sắt truyền thống cho động sang cấu trúc nhôm. Nhôm không bền như sắt nhưng có trọng lượng nhẹ hơn, giúp cải thiện hiện suất xe.
2. Cao su
Lốp là một trong những bộ phận quan trọng nhất của bất kỳ chiếc xe nào. Và đây chính là lý do cao su được đưa vào sử dụng trong sản xuất ô tô.
75% sản lượng cao su tự nhiên trên toàn thế giới được sử dụng để làm lốp xe
Sản xuất ô tô là động lực của ngành công nghiệp cao su vì khoảng 75% sản lượng cao su tự nhiên trên toàn thế giới được sử dụng để làm lốp xe. Lốp cao su bảo vệ phần còn lại của bánh xe và các bộ phận được bao bọc bên trong, giúp xe cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu và lưu thông an toàn trên đường.
Ngoài lốp xe, các bộ phận khác như lưỡi cần gạt nước, phần gắn kết động cơ, vòng đệm làm kín, ống và đai an toàn cũng được làm từ cao su. Cũng như nhựa, cao su là chất liệu bền, rẻ và linh hoạt dược sử dụng rộng rãi trên xe ô tô.
1. Thủy tinh
Sẽ thế nào nếu bạn ngồi trong xe ô tô mà không nhìn được ra bên ngoài? Cũng như cao su, thủy tinh là một trong những "anh hùng" thầm lặng trong sản xuất ô tô. Thủy tinh cũng liên quan chặt chẽ đến ngành công nghiệp ô tô vì khi việc kinh doanh của các hãng xe hơi giảm mạnh, các nhà sản xuất thủy tinh cũng mất việc.
Thủy tinh chính là vật liệu được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất ô tô
Thủy tinh được sử dụng trong nhiều bộ phận xe. Thủy tinh chủ yếu được sử dụng để tạo ra kính chắn gió, giúp bạn có thể nhìn thấy những vật trở ngoại bên ngoài để đảm bảo an toàn. Thủy tinh cũng được sử dụng để làm gương chiếu hậu và gương sau để tăng cường tầm nhìn của lái xe. Ngoài ra, sợi thủy tinh cũng được sử dụng trong sản xuất ô tô như một chất liệu cách nhiệt trên xe ô tô.