Kiểm tra vật liệu là gì?

Phân tích vật liệu là gì?

Phân tích vật liệu — đôi khi còn được gọi là kiểm tra vật liệu — là quá trình khoa học nhằm đánh giá các đặc tính vật lý và hóa học của một sản phẩm, linh kiện hoặc nguyên liệu cụ thể. Phân tích vật liệu có thể cung cấp bảng phân tích chi tiết thành phần của mẫu, bao gồm tất cả các hợp chất hóa học cấu thành, vật liệu tổng hợp và các chất khác, cũng như nồng độ chính xác của chúng. 

Bên cạnh việc xác định vật liệu và đo lường nồng độ các chất trong một mặt hàng hoặc mẫu cụ thể, kiểm tra vật liệu còn có thể đánh giá các đặc tính và hiệu suất. Những đặc tính vật lý có thể được kiểm tra trong quá trình phân tích vật liệu bao gồm độ bền, khả năng chịu lực, tính đàn hồi, độ dai và ma sát. (Các tiêu chuẩn kiểm tra có thể khác nhau rất lớn giữa các ngành, nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), mẫu kiểm tra và thường được tùy chỉnh cao để đáp ứng yêu cầu riêng của từng khách hàng.)

Trong khi hình thức phân tích vật liệu cơ bản nhất sẽ đánh giá thành phần của một sản phẩm, linh kiện hoặc mẫu ở cấp độ chi tiết — thậm chí ở quy mô kính hiển vi hoặc nano — vẫn còn nhiều phương pháp kiểm tra khác phù hợp với từng nhà sản xuất và lĩnh vực. Một số hình thức phân tích phổ biến khác bao gồm kiểm tra cơ học để đánh giá phản ứng của các tính chất vật lý khi chịu tác động và điều kiện cụ thể; kiểm tra nhiệt để đánh giá hiệu suất và độ bền của vật liệu ở các mức nhiệt khác nhau; cũng như kiểm tra xuống cấp sinh học nhằm phân tích khả năng chống ăn mòn, phơi nhiễm phóng xạ và hao mòn của vật liệu.  

Những lý do chính để thực hiện kiểm tra vật liệu là gì?

Có một số lý do quan trọng khiến nhà sản xuất cần tiến hành phân tích vật liệu đối với sản phẩm hoặc linh kiện của mình. 

• Các OEM sản xuất hàng hóa chịu sự điều chỉnh bởi quy định môi trường muốn biết chính xác thành phần hóa học của sản phẩm. Trong trường hợp này, kiểm tra sản phẩm giúp đảm bảo các hóa chất bị kiểm soát nằm dưới ngưỡng quy định và sản phẩm đó đáp ứng yêu cầu tuân thủ pháp lý. 

• Doanh nghiệp ngành thực phẩm và đồ uống cần thường xuyên thực hiện kiểm tra sản phẩm để xác minh hàng hóa an toàn cho người tiêu dùng và không bị pha tạp bởi các chất độc hại hoặc tạp chất nguy hiểm khác. Ngoài ra, các doanh nghiệp này có nghĩa vụ pháp lý phải duy trì tính toàn vẹn sản phẩm và ghi nhãn chính xác bao bì, những quy định này thường cần được chứng thực bởi phân tích hóa học của bên thứ ba.

• Nhiều lĩnh vực phải đảm bảo ngưỡng tinh khiết cụ thể cho sản phẩm của mình. Ngành dược, chẳng hạn, cần tiến hành các kiểm tra phân tích cũng như “kiểm tra độ tinh khiết” định kỳ để bảo đảm thuốc không bị lẫn tạp chất hoặc các vật liệu gây giảm chất lượng khác. Kiểm tra độ tinh khiết cũng rất quan trọng trong sản xuất bán dẫn, nơi ngay cả các tạp chất nhỏ nhất hoặc các yếu tố nhiễm bẩn trong hóa chất sản xuất cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng, hiệu suất và năng suất. 

Ngành nào thực hiện kiểm tra vật liệu?

Kiểm tra vật liệu không bị giới hạn ở một hay một vài lĩnh vực nhất định. Bởi đây là biện pháp duy nhất đảm bảo xác định tất cả các chất có trong một hàng hóa hoặc sản phẩm sản xuất, nên được coi là yêu cầu thẩm định thiết yếu đối với đa dạng ngành công nghiệp. 

• Hóa chất
• Bán dẫn
• Dược phẩm
• Thực phẩm và đồ uống
• Hàng không vũ trụ và quốc phòng
• Ô tô
• Xây dựng
• Năng lượng tái tạo
• Làm đẹp và mỹ phẩm

Ai thực hiện kiểm tra vật liệu?

Kiểm tra vật liệu thường được thực hiện bởi các phòng thí nghiệm kiểm tra và doanh nghiệp đảm bảo chất lượng chuyên đánh giá sản phẩm, linh kiện và vật liệu. Các công ty này cung cấp nhiều dạng kiểm tra, bao gồm đánh giá thành phần hóa học, độ bền và hiệu suất, nhiễm bẩn và độ tinh khiết cùng các phương pháp phân tích khác. 

Các tập đoàn kiểm tra đa quốc gia lớn như Intertek sở hữu quy mô, năng lực và chuyên môn để triển khai kiểm tra vật liệu trên nhiều lĩnh vực công nghiệp đa dạng. Một số doanh nghiệp kiểm tra và bảo đảm chất lượng hàng đầu khác gồm SGS, Bureau Veritas và Eurofins Scientific. 

Tuy nhiên, lĩnh vực này cũng bao gồm các doanh nghiệp nhỏ hơn, tập trung chuyên biệt vào kiểm tra vật liệu cho một số lĩnh vực nhất định. Trong ngành hàng không vũ trụ, ví dụ, nơi hiệu suất và độ tin cậy của linh kiện có vai trò đặc biệt quan trọng và các sự cố của linh kiện hoặc cụm lắp ráp có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, cần có hệ sinh thái doanh nghiệp kiểm tra và xác thực riêng cho các OEM lớn. 

Những kỹ thuật phân tích vật liệu phổ biến nhất là gì?

Kiểm tra vật liệu có thể rất khác nhau giữa các ngành, các kỹ thuật được áp dụng sẽ phụ thuộc vào loại hình kiểm tra mà phòng thí nghiệm được thuê tiến hành (kiểm tra cơ học, nhiệt, thành phần hóa học, v.v.). Đối với nhà sản xuất muốn tìm hiểu về đặc tính vật lý, chất lượng và độ tinh khiết của sản phẩm, hiện có một số kỹ thuật phân tích được sử dụng rộng rãi. 

• Kiểm tra bằng kính hiển vi: Đúng như tên gọi, phương pháp này sử dụng công nghệ kính hiển vi để quan sát cấu trúc và thành phần mẫu ở quy mô kính hiển vi và nano. Các hình thức kiểm tra bằng kính hiển vi phổ biến gồm kính hiển vi quang học, kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Công nghệ nano, khoa học vật liệu, kiểm tra môi trường, pháp y và vi sinh đều ứng dụng kỹ thuật này.

• Phép thử miễn dịch (Immunoassay): Đây là kiểm tra hóa học dùng để phát hiện và đo lường các phân tử nhỏ trong mẫu, bao gồm protein, hormone và các chất phân tích khác. Phép thử miễn dịch đặc biệt hữu ích trong lĩnh vực chẩn đoán y khoa, dược phẩm, thực phẩm và đồ uống. 

• Phân tích điện hóa: Kỹ thuật này sử dụng kích thích điện để xác định mức phản ứng hóa học của dung dịch, vật liệu hoặc mẫu. Phân tích điện hóa đo tốc độ các phản ứng oxi hóa và khử — gọi chung là phản ứng “redox” — giúp các nhà khoa học hiểu được thành phần hóa học, nồng độ và hành vi suy giảm của mẫu. Các kiểm tra này thường được dùng để nghiên cứu ăn mòn, hao mòn và các cơ chế hỏng hóc trong quá trình lựa chọn vật liệu và các lĩnh vực khác như pin, khoáng sản và dược phẩm. 

Sự khác biệt giữa đảm bảo chất lượng và kiểm tra vật liệu là gì?

Đảm bảo chất lượng và kiểm tra vật liệu là hai lĩnh vực và quy trình có nhiều điểm giao thoa nhưng không thể hoán đổi cho nhau. Đảm bảo chất lượng (QA) được định nghĩa là tập hợp thực tiễn và quy trình nhằm xác thực sản phẩm hoặc dịch vụ liên tục đáp ứng hoặc vượt qua ngưỡng chất lượng nhất định. Theo Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế — đơn vị xây dựng nhiều thực tiễn đảm bảo chất lượng được chấp nhận rộng rãi nhất hiện nay — “Mục tiêu cốt lõi của QA là giảm thiểu rủi ro phát sinh lỗi — và đặc biệt, xử lý các sai sót càng sớm càng tốt trong chuỗi giá trị.” 

Trong khi QA thường bao quát nhiều khía cạnh của hoạt động và quy trình sản xuất của một tổ chức, kiểm tra vật liệu chỉ là một biện pháp cụ thể, độc lập dùng để đánh giá chất lượng, thành phần và hiệu suất. Do sự khác biệt rõ rệt về phạm vi này, có thể nói phân tích vật liệu là khía cạnh quan trọng, thậm chí không thể thiếu của đảm bảo chất lượng. Các chương trình QA hiệu quả và toàn diện nhất thường áp dụng một hoặc nhiều loại kiểm tra vật liệu để duy trì chất lượng cao cho sản phẩm và giảm thiểu các lỗi, sự cố và yếu tố gây suy giảm chất lượng.