Giáo án và PPT Công nghệ cơ khí 11 kết nối Bài 6: Vật liệu mới

BÀI 6: VẬT LIỆU MỚI

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Vật liệu không nằm trong danh mục vật liệu truyền thống sẵn có đang được sử dụng để sản xuất là?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. Khái niệm của vật liệu mới

Hoạt động 1.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Vật liệu mới là những loại vật liệu như thế nào? Nêu các tính chất cơ học, tính chất vật lí và tính chất hóa học của vật liệu mới.

Sản phẩm dự kiến:

- Là những loại vật liệu không nằm trong danh mục vật liệu truyền thống sẵn có đang được sử dụng để sản xuất. 

- Có tính chất cơ học như độ bền, độ cứng,...; tính chất vật lí như nhiệt, điện, quang học,... tính chất hoá học vượt trội.

2. Một số vật liệu mới

Hoạt động 2.

GV đưa ra câu hỏi:

Vật liệu nano là vật liệu như thế nào? Nêu vai trò và ứng dụng của vật liệu nano.

Sản phẩm dự kiến:

a. Vật liệu nano

- Khái niệm:

+ Là loại vật liệu có cấu trúc hạt tinh thể có kích thước cỡ nanomet. 

+ Một số vật liệu trở nên bền và nhẹ hơn, một số khác dẫn điện, truyền nhiệt hoặc phản xạ ánh sáng tốt hơn do kích thước hoặc cấu trúc của chúng bị thay đổi. 

-> thúc đẩy sự phát triển trong mọi lĩnh vực cơ khí, điện tử, y học và các lĩnh vực khác.

- Ứng dụng:

+ Trong công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô (các vật liệu siêu nhẹ – siêu bền dùng cho sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ).

+ Trong công nghiệp chế tạo robot (chế tạo loại robot mini để ứng dụng trong các lĩnh vực y tế, sinh học,...).

+ Trong chế tạo máy (các lớp phủ lên các bạc trục, các trục để chống mài mòn,...).

b. Vật liệu composite

- Khái niệm:

+ Là vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều loại vật liệu thành phần khác nhau, trong đó bao gồm vật liệu cốt và vật liệu nền.

+ Có độ cứng, độ bền cao, khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn, chống ăn mòn tốt nhưng có khối lượng riêng nhỏ.

- Ứng dụng:

+ Trong cơ khí động lực (chế tạo vỏ máy bay, ô tô, tàu thuỷ).

+ Trong chế tạo máy (chế tạo các dụng cụ cắt gọt; các trục truyền, bánh răng,...).

+ Trong công nghiệp robot (chế tạo các chi tiết của robot, cánh tay robot,..).

+ Ngoài ra, vật liệu composite còn được dùng để chế tạo các bình chịu áp lực; cánh quạt tua bin gió, ống dẫn chất lỏng,...

c. Vật liệu có cơ tính biến thiên

- Khái niệm:

+ Là vật liệu composite tiên tiến gồm hai hoặc nhiều thành phần vật liệu được thiết kế để có sự thay đổi liên tục các tính chất của vật liệu trong không gian. 

+ Điều này đạt được bằng cách thay đổi dẫn các phần thể tích và/hoặc cấu trúc vi mô của các vật liệu cấu thành trong quá trình chế tạo.

- Ứng dụng:

+ Trong công nghiệp hàng không, vũ trụ (tham gia trong thành phần của động cơ tên lửa, thân máy bay,...).

+ Trong cơ khí động lực (chế tạo linh kiện động cơ, dùng làm lớp vỏ cản nhiệt để giảm thất thoát nhiệt từ các bộ phận của hệ thống xả động cơ).

+ Ngoài ra, vật liệu có cơ tính biến thiên còn được ứng dụng làm các chi tiết trong các máy công cụ, dụng cụ cắt,...

d. Hợp kim nhớ hình

- Khái niệm:

+ Là một loại vật liệu có thể ghi nhớ được hình dạng ban đầu của nó. 

+ Các chi tiết làm bằng hợp kim nhớ hình khi bị biến dạng bởi tác động của ngoại lực sẽ khôi phục lại hình dạng ban đầu nhờ một quá trình cơ nhiệt thích hợp. 

- Ứng dụng:

+ Trong công nghiệp chế tạo robot (chế tạo các chi tiết máy, cơ cấu ở cấp độ micro như bộ kẹp micro thụ động, bộ truyền động cho bàn tay giả, chuồn chuồn robot).

+ Trong công nghiệp ô tô (các bộ truyền động thay thế cho các bộ truyền động điện tử trong ô tô).

+ Trong công nghiệp hàng không (chế tạo cánh quạt máy bay thông minh và cánh máy bay).

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học,GV yêu cầu HS luyện tập làm bài

Câu 1: Vật liệu composite là gì? Loại vật liệu này được ứng dụng như thế nào trong các ngành công nghiệp, cơ khi, chế tạo máy,…?

Câu 2: Vật liệu có cơ tính biến thiên là vật liệu như thế nào? Loại vật liệu này được ứng dụng trong các lĩnh vực nào?

Câu 3: Nêu khái niệm của hợp kim nhớ hình. Trình bày ứng dụng của loại vật liệu này trong các lĩnh vực công nghiệp.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Trong công nghiệp robot, vật liệu composite dùng để chế tạo gì?

• A. Vỏ máy bay, ô tô, tàu thủy
• B. Dụng cụ cắt gọt, các trục truyền, bánh răng
• C. Chi tiết robot, cánh tay robot
• D. Bình chịu áp lực, quạt tuabin gió, ống dẫn chất lỏng/ khí

Câu 2: Vật liệu không nằm trong danh mục vật liệu truyền thống sẵn có đang được sử dụng để sản xuất là?

• A. Vật liệu kim loại và hợp kim
• B. Vật liệu phi kim loại
• C. Vật liệu mới
• D. Cả 3 đáp án trên

Câu 3: Loại vật liệu có thể ghi nhớ được hình dạng ban đầu của nó?

• A. Vật liệu nano
• B. Vật liệu composite
• C. Vật liệu có cơ tính biến thiên
• D. Hợp kim nhớ hình

Câu 4: Ứng dụng của vật liệu nano trong lĩnh vực cơ khí là?

• A. Trong công nghiệp hàng không vũ trụ, ô tô, vật liệu nano được dùng để tạo ra các vật liệu siêu nhẹ – siêu bền dùng cho sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ,...
• B. Trong công nghiệp chế tạo robot, vật liệu nano dùng để chế tạo loại robot mini để ứng dụng vào trong các lĩnh vực y tế, sinh học,...
• C. Trong chế tạo máy, vật liệu nano được dùng để làm các lớp phủ lên các bạc trục, các trục để chống mài mòn; các lớp phủ lên các bề mặt của các chi tiết máy để chống ăn mòn,...
• D. Cả 3 đáp án trên