Téma: technológia
Známka: 2A
Program: " ZÁKLADNÁ ŠKOLA XXI storočia“ autorka Lutseva E.A.
Predmet. Rôzne materiály - rôzne vlastnosti
Didaktický cieľ: vytvoriť podmienky na štúdium vlastností rôzne materiály ktoré obklopujú človeka
Úlohy:
osobné
pestovať lásku a úctu k prírode
prispieť k formovaniu zážitku zo spoločnej tvorivej činnosti žiakov
metasubjekt
rozvíjať bádateľské zručnosti a schopnosti, schopnosť pracovať vo dvojiciach; kreatívne myslenie žiakov
predmet
skúsenosťou zistiť, aké vlastnosti majú žiakom známe materiály: papier, látka, drevo, kov;
Prostriedky vzdelávania:
multimediálny projektor, prezentácia na vyučovaciu hodinu
Lutseva.E.A. Technológia 2 triedy. Učebnica.- M., Ventana-gróf, 2008
Lutseva.E.A. Pracovný zošit "Učíme sa remeslu" - M., Ventana-Graf, 2008
vzorky materiálov: kusy papiera, tkaniny; kovové platne. strom
plastové poháre s vodou
Vyučovacie metódy: výskum
Formy organizácie kognitívnej činnosti:
čelný;
skupina;
individuálny.
Etapa
Činnosť učiteľa
Študentské aktivity
UUD
Sebaurčenie k činnosti
Chlapci, v poslednej lekcii sme vyrobili bábiku z rôznych materiálov. Povedz mi, mohli by ste sa hrať s hračkou bábikou, ktorá je vyrobená zo snehu? čokoláda? prečo?
Čo nám v týchto materiáloch nevyhovovalo?
Povedzte mi, čo určuje výber materiálu pre produkt?
Dnes v lekcii vykonáme štúdiu a zistíme, čo potrebujete vedieť o materiáloch, aby ste neurobili chybu pri výbere. Budeme pracovať v skupinách (5+5+4)
Deti odpovedajú, že snehová bábika sa v teple roztopí, zašpiní ručičky od čokolády a môže sa aj zdeformovať.
Dokážete vyrobiť klinec z ľadu? nie
Loď z cukru? nie
Deti hádajú a hádajú.
Osobné:
Sebaurčenie (motivácia učenia);
regulačné:
stanovenie cieľov; komunikatívny: plánovanie spolupráce pri učení s učiteľom a rovesníkmi
Aktualizácia znalostí
snímka číslo 2
snímka číslo 3
snímka číslo 4
Na zodpovedanie otázok sa navrhuje frontálna práca:
Čo sa nazýva materiál?
Čo sa nazýva produkt?
Správnosť odpovede je možné skontrolovať kliknutím na odkaz na snímku č.3
práca s učebnicou Prečítajte si text na strane 21 a odpovedzte na otázky
Sú prírodné zdroje nekonečné?
Materiál je to, z čoho je niečo vyrobené.
Produkt je výtvorom ľudských rúk
Deti čítajú text na strane 21
Výpoveď detí o starostlivosti o prírodné zdroje
komunikatívny: plánovanie vzdelávacej spolupráce s učiteľom a rovesníkmi;
poznávacie: logická - analýza objektov s cieľom zvýrazniť vlastnosti,
sémantické čítanie.
Nastavenie vzdelávacích aktivít
snímka číslo 5
snímky číslo 6, 7,8
snímka číslo 9
Na stole máte rovnaké obrázky rôzne položky. Pozrite si obrázky predmetov. Do akých skupín ich možno rozdeliť? prečo? Diskutujte vo dvojiciach. Reakcie detí sú vypočuté.
Skontrolujte správnosť svojich akcií. Vymenuj, ktoré produkty sú vyrobené z rovnakého materiálu?
Vysvetlite, prečo boli tieto materiály použité na tieto produkty. Aké sú vlastnosti? Čo určuje výber materiálu pre produkt?
Deti vykonávajú praktickú prácu pri rozdeľovaní predmetov do skupín:
Z dreva: stolička, knihy, doska, notebook, drevená brána, komoda
Z látky: záclony, tričko, šortky.
Z kovu: príbory, vŕtačky, železné brány.
Oblečenie by malo sedieť, hriať, absorbovať.
Kovové výrobky sú odolné.
Deti predpokladajú, že je potrebné poznať niektoré vlastnosti, vlastnosti materiálov.
poznávacie: logická - analýza objektov s cieľom zdôrazniť vlastnosti a klasifikáciu; komunikatívny:
proaktívna spolupráca pri hľadaní riešenia problému;
poznávacie:všeobecné vzdelávacie nezávislý výber - formulácia kognitívneho cieľa; hlavolam - formulácia problému, ktorý budeme skúmať
Budovanie cesty z ťažkostí
snímka číslo 10.
snímka číslo 11
snímka číslo 14
snímka číslo 15
Buďme zvedaví a preskúmajme tieto materiály podrobnejšie.
Robíme výskum. Skupinová práca.
1. Položte pred seba vzorky rôznych materiálov: papier, látka, drevo, kov. Starostlivo ich zvážte. Povedz, čo vidíš.
Vezmite každý materiál do rúk, pamätajte, ohnite. zaklopať. Čo cítiš?
To, čo vidíte a cítite, sú vlastnosti materiálov.
Aby sme pochopili vlastnosti (vlastnosti) materiálov, vykonáme ich praktické štúdium, to znamená, že budeme podrobne študovať.
2. Praktické štúdium vlastností rôznych materiálov. Vykonajte štúdiu vlastností materiálov. Všetko, čo potrebujete na výskum, máte na stole. Zaznamenajte výsledky štúdie do tabuľky.
Správnosť vašej práce skontrolujte podľa ukážky. Zhodujú sa vaše odpovede so vzorkou. Ak nie, tak diskutujme.
Úloha: Urobte výskum str.22
1. Získavanie a integrácia vedomostí - 4
2. Spolupráca - 4
3. Komunikácia - 2
4. Riešenie problémov - 3
5. Využívanie IKT - 1
6. Sebaorganizácia a sebaregulácia - 2
Rozprávanie hovorenou rečou:
Vlastnosti materiálu sú to, čo vidíte a cítite.
Deti robia výskum s materiálmi. Študijnú úlohu na strane 22 učebnice a vyplňte tabuľku
Vzorový autotest.
regulačné: plánovanie, prognózovanie; poznávacie:
analýza objektov za účelom zvýraznenia vlastností, znakovo-symbolické akcie (práca s tabuľkou)
komunikatívny proaktívna spolupráca pri vyhľadávaní a výbere informácií,
plánovať činnosti a prideľovať zodpovednosti;
regulačné: kontrola, hodnotenie, korekcia;
vykonávať výcvikovú úlohu s vlastným a vzájomným overením;
poznávacie:všeobecné vzdelanie - schopnosť štruktúrovať vedomosti komunikatívny: riadenie partnerského správania – kontrola, náprava, hodnotenie partnerského konania, zručnosť
primerane interagovať v rámci vzdelávacieho dialógu;
- prezentovať výsledok činnosti skupiny.
Primárne upevnenie
Prečítajte si otázku na strane 22
Analyzujte tabuľku:
Majú rôzne materiály podobné vlastnosti?
Vymenujte rovnaké vlastnosti rôznych materiálov. Aký materiál je elastický? Aký materiál s touto vlastnosťou poznáte?
Ako poznanie vlastností rôznych materiálov pomáha každému remeselníkovi pri jeho práci?
Deti pracujú na stole.
Áno tam sú.
Zmeňte pri deformácii: papier, látka
Netrhá sa: drevo, kov.
Nedeformované: drevo, kov.
Tkanina, guma.
regulačné: kontrola, hodnotenie, korekcia; poznávacie: schopnosť vedome a dobrovoľne budovať rečovú výpoveď, reflexia metód a podmienok konania; komunikatívny: schopnosť vyjadrovať svoje myšlienky
Asimilácia nových poznatkov
Kreatívna úloha v skupine
Dostali ste materiály. Úlohou je predstaviť si, čo by z nich mohlo vzísť? Zamyslite sa, skontrolujte v tabuľke, ako môžete využiť vlastnosti materiálu.
Dokážte správny výber materiálu.
Skupinová práca. Deti vypĺňajú kartičky.
Papier -
Drevo -
kov -
Textil -
regulačné: kontrola, náprava, selekcia a uvedomenie si toho, čo sa už naučilo a čo si ešte treba osvojiť, uvedomenie si kvality a úrovne asimilácie;
osobné: sebaurčenie
Komunikatívne: schopnosť vyjadrovať svoje myšlienky s dostatočnou úplnosťou a presnosťou
Odraz činnosti
Chlapci, teraz môžete odpovedať na otázku: majú rôzne, navonok odlišné materiály podobné vlastnosti?
Čo nové ste sa naučili? čo si sa naučil? Kde v živote môžete využiť tieto znalosti?
Kto z vás to mal ťažké? Kto sa vyrovnal s ťažkosťami? Komu pomohli súdruhovia?
Ohodnoťte svoje osobná práca v skupine a práci celej skupiny.
Vyjadrite svoj názor na lekciu
Pokračujte vo vetách: Nevedel som ...., naučil som sa ...., nevedel som ako ...., naučil som sa ....
Odpovede detí.
Komunikatívne: schopnosť vyjadrovať svoje myšlienky s dostatočnou úplnosťou a presnosťou; poznávacie: odraz; osobné: významová formácia
Dodatok. Tabuľky.
Vlastnosti materiálu
Čo skúmam
papier
drevo
tkanina
kov
hladká
hrubý
hrubý
hladká
voľný
hustý
voľný
hustý
Áno
nie
Áno
nie
Rozťahuje sa (elasticita)
nie
nie
Áno
nie
Áno
nie
Áno
nie
Áno
Áno, ale nepotopí sa
Áno
Nie, potápa sa
Áno
nie
Áno
nie
Vlastnosti materiálu
Čo skúmam
papier
drevo
tkanina
kov
Aký povrch (hladký, drsný)
Aká je hustota (hustá, sypká)
Zmení sa pri stlačení (deformácia)
Rozťahuje sa (elasticita)
Aká transparentnosť (vidieť alebo nie)
Aký je vzťah k vlhkosti (mokrá alebo nie)
Akú silu (trhať alebo nie)
Domov > Prednáška
Všeobecné informácie o stavebné materiály.
V procese výstavby, prevádzky a opravy budov a stavieb sú stavebné výrobky a konštrukcie, z ktorých sú postavené, vystavené rôznym fyzikálnym, mechanickým, fyzikálnym a technologickým vplyvom. Od hydraulického inžiniera sa vyžaduje, aby kompetentne vybral správny materiál, výrobok alebo konštrukciu, ktorá má dostatočnú odolnosť, spoľahlivosť a životnosť pre konkrétne podmienky.
PREDNÁŠKA č.1
Všeobecné informácie o stavebných materiáloch a ich základných vlastnostiach.
Stavebné materiály a výrobky používané pri stavbe, rekonštrukciách a opravách rôznych budov a stavieb sa delia na prírodné a umelé, ktoré sa zase delia do dvoch hlavných kategórií: prvá kategória zahŕňa: tehly, betón, cement, drevo atď. sa používajú pri výstavbe rôznych prvkov budov (steny, stropy, nátery, podlahy). Do druhej kategórie špeciálny účel: hydroizolačné, tepelnoizolačné, akustické atď. Hlavné typy stavebných materiálov a výrobkov sú: stavebné materiály z prírodného kameňa; spojivá anorganické a organické; lesné materiály a výrobky z nich; hardvér. V závislosti od účelu, podmienok výstavby a prevádzky budov a stavieb sa vyberajú vhodné stavebné materiály, ktoré majú určité kvality a ochranné vlastnosti od vystavenia rôznym vonkajším prostrediam. Vzhľadom na tieto vlastnosti musí mať každý stavebný materiál určité stavebno-technické vlastnosti. Napríklad materiál na vonkajšie steny budov by mal mať najnižšiu tepelnú vodivosť s dostatočnou pevnosťou na ochranu miestnosti pred vonkajším chladom; materiál konštrukcie pre účely zavlažovania a drenáže - vodotesnosť a odolnosť voči striedavému zvlhčovaniu a vysychaniu; drahý náterový materiál (asfalt, betón) musí mať dostatočnú pevnosť a nízky oter, aby vydržal dopravné zaťaženie.Pri triedení materiálov a výrobkov treba pamätať na to, že musia mať dobré vlastnosti a kvality.Nehnuteľnosť- charakteristika materiálu, ktorá sa prejavuje v procese jeho spracovania, aplikácie alebo prevádzky. kvalita- súbor vlastností materiálu, ktoré určujú jeho schopnosť spĺňať určité požiadavky v súlade s jeho účelom Vlastnosti stavebných materiálov a výrobkov sa zaraďujú do troch hlavných skupín: fyzikálne, mechanické, chemické, technologické atď . Komu chemický zahŕňajú schopnosť materiálov odolávať pôsobeniu chemicky agresívneho prostredia, vyvolávajúceho v nich výmenné reakcie vedúce k deštrukcii materiálov, zmene ich pôvodných vlastností: rozpustnosť, odolnosť proti korózii, odolnosť proti hnilobe, tvrdnutie. Fyzikálne vlastnosti : priemerná, objemová, skutočná a relatívna hustota; pórovitosť, vlhkosť, strata vlhkosti, tepelná vodivosť. Mechanické vlastnosti: konečná pevnosť v tlaku, ťahu, ohybe, šmyku, elasticita, plasticita, tuhosť, tvrdosť. Technologické vlastnosti: spracovateľnosť, tepelná odolnosť, rýchlosť tavenia, tvrdnutia a sušenia.
Fyzické a Chemické vlastnosti materiálov.
Priemerná hustotaρ 0 hmotnosť m jednotka objem V 1 absolútne suchý materiál v prirodzenom stave; vyjadruje sa v g/cm 3 , kg/l, kg/m 3 . Objemová hmotnosť sypkých materiálov ρ n hmotnosť m jednotka objem V n sušený sypký materiál; vyjadruje sa v g/cm 3 , kg/l, kg/m 3 . Skutočná hustotaρ hmotnosť m jednotka objem V materiál v absolútne hustom stave; vyjadruje sa v g/cm 3 , kg/l, kg/m 3 . Relatívna hustotaρ(%) je stupeň naplnenia objemu materiálu pevnou látkou; charakterizuje ho pomer celkového objemu tuhej látky V v materiáli na celý objem materiálu V 1 alebo pomer priemernej hustoty materiálu ρ 0 na jeho skutočnú hustotu ρ: , alebo
. PórovitosťP
- stupeň naplnenia objemu materiálu pórmi, dutinami, inklúziami plyn-vzduch: pre tuhé materiály: 
, pre hromadné: 
Hygroskopickosť- schopnosť materiálu absorbovať vlhkosť z okolia a zahusťovať ju v hmote materiálu. VlhkosťW
(%)
- pomer hmotnosti vody v materiáli m v =
m 1
-
m
na svoju hmotu v úplne suchom stave m: 
Absorpcia vodyAT
- charakterizuje schopnosť materiálu v styku s vodou absorbovať a zadržiavať ju vo svojej hmote. Rozlišujte hmotnosť AT m a objemové AT o absorpcia vody. Hromadná absorpcia vody(%)
- pomer hmotnosti vody absorbovanej materiálom m v na hmotu materiálu v úplne suchom stave m: 
Objemová absorpcia vody(%)
- pomer objemu vody absorbovanej materiálom m v /
ρ
v
na svoj objem v stave nasýtenom vodou V 2
: 
Návrat vlhkosti- schopnosť materiálu odvádzať vlhkosť. Mechanické vlastnosti materiálov.
Tlaková silaR – pomer medzného zaťaženia P(N) na plochu prierezu vzorky F(pozri 2). Závisí to od veľkosti vzorky, miery zaťaženia, tvaru vzorky a vlhkosti. Pevnosť v ťahuR R - pomer medzného zaťaženia R na pôvodnú plochu prierezu vzorky F. Ohybová pevnosťR a - určuje sa na špeciálne vyrobených nosníkoch. Tuhosť- vlastnosť materiálu dávať malé elastické deformácie. Tvrdosť- schopnosť materiálu (kov, betón, drevo) odolávať prieniku do neho pri stálom zaťažení oceľovou guľou.PREDNÁŠKA №2
Prirodzené kamenné materiály.
Klasifikácia a hlavné typy skaly.
Ako materiály z prírodného kameňa v stavebníctve sa používajú horniny, ktoré majú potrebné stavebné vlastnosti. Podľa geologickej klasifikácie sa horniny delia na tri typy: 1) magmatický (primárny), 2) sedimentárny (sekundárny) a 3) metamorfný (upravený). 1) Vyvreté (primárne) horniny vznikol, keď sa roztavená magma, ktorá vystúpila z hlbín zeme, ochladila. Štruktúry a vlastnosti vyvrelých hornín do značnej miery závisia od podmienok chladenia magmy, a preto sa tieto horniny delia na hlboký a vylial. Hlboké skaly vzniká pri pomalom ochladzovaní magmy zemská kôra pri vysokých tlakoch nadložných vrstiev zeme, čo prispelo k vzniku hornín s hustou zrnito-kryštalickou štruktúrou, vysokou a strednou hustotou, vysokou pevnosťou v tlaku. Tieto horniny majú nízku nasiakavosť a vysokú mrazuvzdornosť. Medzi tieto horniny patrí žula, syenit, diorit, gabro atď. vytekajúce skaly vznikajúce pri odtoku magmy zemského povrchu s pomerne rýchlym a nerovnomerným chladením. Najbežnejšie vytekajúce horniny sú porfýr, diabas, čadič a uvoľnené vulkanické horniny. 2) Sedimentárne (sekundárne) horniny vznikli z primárnych (vyvrelých) hornín vplyvom zmien teploty, slnečného žiarenia, pôsobením vody, atmosférických plynov a pod.V tomto smere sa sedimentárne horniny delia na klastický (voľný), chemický a organogénne. do klastického voľné horniny zahŕňajú štrk, drvený kameň, piesok, hlina. Chemický sedimentárne horniny : vápenec, dolomit, sadra. Organogénne horniny: lastúrny vápenec, diatomit, krieda. 3) Metamorfované (modifikované) horniny vytvorené z vyvrelých a sedimentárnych hornín pod vplyvom vysokých teplôt a tlakov v procese zdvíhania a klesania zemskej kôry. Patria sem bridlica, mramor, kremenec.
Klasifikácia a hlavné typy materiálov z prírodného kameňa.
Materiály a výrobky z prírodného kameňa sa získavajú spracovaním hornín. Spôsobom získania kamenné materiály sa delia na fragmentovaný kameň (ale) - ťažia sa výbušným spôsobom; hrubo nasekaný kameň - získaný štiepaním bez spracovania; drvené - získané drvením (drvený kameň, umelý piesok); triedený kameň (dlažobné kocky, štrk).Kamenné materiály sa delia na kamene podľa tvaru nepravidelný tvar(drvený kameň, štrk) a kusové výrobky so správnym tvarom (dosky, bloky). sutiny- kúsky skál s ostrým uhlom s veľkosťou od 5 do 70 mm, získané mechanickým alebo prírodným drvením buta (ošúchaný kameň) alebo prírodných kameňov. Používa sa ako hrubé kamenivo na prípravu betónových zmesí, základov. štrku– zaoblené kusy hornín vo veľkostiach od 5 do 120 mm, používané aj na prípravu zmesí umelého štrku a drveného kameňa – sypká zmes zŕn hornín s veľkosťou od 0,14 do 5 mm. Zvyčajne vzniká v dôsledku zvetrávania hornín, ale dá sa získať aj umelo - drvením štrku, drveného kameňa a kúskov hornín.PREDNÁŠKA №3
Hydratačné (anorganické) spojivá.
- Vzduchové spojivá. Hydraulické viazače.
Hydraulické vápno je pomaly tuhnúca a pomaly tvrdnúca látka. Používa sa na prípravu mált, nízkohodnotných betónov, ľahkých betónov, pri výrobe zmesových betónov. Portlandský cement- hydraulické spojivo, získané spojom, jemným mletím slinku a dvojvodnej sadry. slinku- produkt výpalu pred spekaním (pri t> 1480 °C) homogénnej, prírodnej alebo surovej zmesi vápenca alebo sadry určitého zloženia. Surová hmota sa vypaľuje v rotačných peciach. Portlandský cement sa používa ako spojivo pri príprave cementových mált a betónov. Troskový portlandský cement- vo svojom zložení má hydraulickú prísadu vo forme granulovanej, vysokopecnej alebo elektrotermofosforečnej trosky, chladenej podľa osobitného režimu. Získava sa spoločným mletím portlandského cementového slinku (do 3,5%), trosky (20 ... 80%) a sadrového kameňa (do 3,5%). Portlandský troskový cement má pomalý nárast pevnosti v počiatočných fázach tvrdnutia, avšak v budúcnosti sa rýchlosť zvyšovania pevnosti zvyšuje. Je citlivý na okolitú teplotu, stabilný pri vystavení mäkkej síranové vody, má zníženú mrazuvzdornosť. uhličitanový portlandský cement získaný spoločným mletím cementového slinku s 30 % vápenca. Má znížené uvoľňovanie tepla pri vytvrdzovaní, zvýšenú odolnosť.
PREDNÁŠKA №4
Stavebné riešenia.
Všeobecné informácie.
Mínomety sú starostlivo dávkované jemnozrnné zmesi pozostávajúce z anorganického spojiva (cement, vápno, sadra, íl), jemného kameniva (piesok, drvená troska), vody a podľa potreby aj prísad (anorganických alebo organických). V čerstvo pripravenom stave môžu byť položené na základňu tenká vrstva, vyplní všetky jeho nezrovnalosti. Neodlupujú sa, nezachytávajú, netvrdnú a naberajú na sile a menia sa na materiál podobný kameňu. Malty sa používajú pri murovaní, dokončovacích, opravárenských a iných prácach. Sú klasifikované podľa strednej hustoty: ťažké so strednou ρ \u003d 1500 kg / m 3, ľahké so stredným ρ <1500кг/м 3 . По назначению: гидроизоляционные, талтопогенные, инъекционные, кладочные, отделочные и др. Растворы приготовленные на одном виде вяжущего вещества, называют простыми, из нескольких вяжущих веществ смешанными (цементно-известковый). Строительные растворы приготовленные на воздушных вяжущих, называют воздушными (глиняные, известковые, гипсовые). Состав растворов выражают двумя (простые 1:4) или тремя (смешанные 1:0,5:4) числами, показывающие объёмное соотношение количества вяжущего и мелкого заполнителя. В смешанных растворах первое число выражает объёмную часть основного вяжущего вещества, второе – объёмную часть дополнительного вяжущего вещества по отношению к основному. В зависимости от количества вяжущего вещества и мелкого заполнителя растворные смеси подразделяют на mastný- obsahujúci veľké množstvo adstringentu. Normálne- s obvyklým obsahom adstringentný. Vychudnutý- obsahujúci relatívne malé množstvo spojiva (nízka plasticita). Na prípravu mált je lepšie použiť piesok so zrnami, ktoré majú drsný povrch. Piesok chráni roztok pred praskaním počas vytvrdzovania, znižuje jeho náklady. Hydroizolačné riešenia (vodotesné)- cementové malty so zložením 1: 1 - 1: 3,5 (zvyčajne mastné), do ktorých sa pridáva ceresit, aminát sodný, dusičnan vápenatý, chlorid železitý, bitúmenová emulzia. cerezit- predstavuje hmotu bielej alebo žltej farby, získavanú z kyseliny anilovej, vápna, amoniaku. Ceresite vypĺňa malé póry, zvyšuje hustotu roztoku, vďaka čomu je vodeodolný. Na výrobu hydroizolačných roztokov sa používa portlandský cement, portlandský cement odolný voči síranom. Piesok sa používa ako jemné kamenivo v hydroizolačných riešeniach. Murovacie malty- používa sa pri kladení kamenných múrov, podzemných konštrukcií. Sú to cementovo-vápno, cementovo-hlinité, vápno a cement. Dokončovacie (omietky) riešenia- členené podľa účelu na vonkajšie a vnútorné, podľa umiestnenia v omietke na prípravné a dokončovacie. Akustické riešenia- ľahké malty s dobrou zvukovou izoláciou. Tieto roztoky sa pripravujú z portlandského cementu, portlandského troskového cementu, vápna, sadry a iných spojív s použitím ľahkých poréznych materiálov (pemza, perlit, expandovaná hlina, troska) ako plnivá.PREDNÁŠKA č. 5
Obyčajný betón na hydratačných spojivách.
- Materiály pre obyčajný (teplý) betón. Dizajn kompozície betónová zmes.
Okrem čiastočných zvyškov sa nachádzajú aj úplné zvyšky. ALE, ktoré sú definované ako súčet všetkých súkromných zvyškov v % na nadložných sitách + súkromný zvyšok na tomto site:
Na základe výsledkov preosievania piesku sa určí jeho modul jemnosti:
kde ALE– celkové zvyšky na sitách, %. Podľa modulu jemnosti sa rozlišuje hrubý piesok ( M do >2,5
), priemer ( M do =2,5…2,0
), malý ( M do =2,0…1,5
), veľmi malé ( M do =1,5…1,0
). Vynesením krivky preosievania piesku do grafu prípustného zrnitosti sa zisťuje vhodnosť piesku na výrobu betónovej zmesi. 1 - krivka laboratórneho triedenia piesku a hrubého kameniva, resp. veľkú hodnotu pri výbere piesku pre betónovú zmes má svoju medzikryštalickú prázdnotu V P (%)
, ktorý je určený vzorcom: ρ
n.p.- objemová hmotnosť piesku, g / cm 3; ρ
– skutočná hustota piesku, g/cm 3 ; AT dobré piesky medzikryštalická pórovitosť je 30...38%, v rôznych zrnách - 40...42%. hrubé kamenivo. Ako veľké kamenivo betónovej zmesi sa používa prírodný alebo umelý drvený kameň alebo štrk so zrnitosťou 5 až 70 mm. Pre zabezpečenie optimálneho zrnitostného zloženia sa hrubé kamenivo delí na frakcie v závislosti od najväčšej zrnitosti. D max.; o D naíb=20 mm hrubé kamenivo má dve frakcie: od 5 do 10 mm a od 10 do 20 mm; o D naíb=40 mm - tri frakcie: od 5 do 10 mm; od 10 do 20 mm a od 20 do 40 mm; o D naíb=70 mm - štyri frakcie: od 5 do 10 mm; od 10 do 20 mm; od 20 do 40 mm; od 40 do 70 mm. Index medzikryštalickej pórovitosti hrubého kameniva má veľký vplyv na spotrebu cementu pri príprave betónovej zmesi. V p.kr (%),
ktorý je určený s presnosťou 0,01 % podľa vzorca: ρ
n.cr je priemerná objemová hmotnosť hrubého kameniva. ρ
k.kus je priemerná hustota hrubého kameniva v kuse. Index intergranulárnej prázdnoty by mal byť minimálny. Jeho menšiu hodnotu možno získať výberom optimálneho zrnitostného zloženia hrubého kameniva. Zrnitostné zloženie hrubého kameniva sa zisťuje preosievaním vysušeného hrubého kameniva sadou sít s otvormi veľkosti 70; 40; 20; desať; 5 mm, berúc do úvahy jeho maximum D naíb a minimálne D najať jemnosť. sutiny- zvyčajne umelý sypký materiál s nezaoblenými drsnými zrnami, získaný drvením hornín, veľ prírodný štrk alebo umelé kamene. Na určenie vhodnosti drveného kameňa je potrebné poznať: skutočnú hustotu horniny, priemernú hustotu drveného kameňa, priemernú objemovú hmotnosť drveného kameňa, relatívnu medzikryštalickú prázdnotu a obsah vlhkosti drveného kameňa. štrku- sypký prírodný materiál so zaoblenými, hladkými zrnami, vznikajúci v procese fyzikálneho zvetrávania hornín. Na štrk platia rovnaké požiadavky ako na drvený kameň. Prísady. Zavádzanie prísad do cementu, malty alebo betónovej zmesi je jednoduché a pohodlný spôsob zlepšenie kvality cementu, malty a betónu. Umožňuje výrazne zlepšiť nielen ich vlastnosti, ale aj technické a prevádzkové ukazovatele. Prísady sa používajú pri výrobe spojív, príprave mált a betónových zmesí. Umožňujú zmeniť kvalitu betónovej zmesi a samotného betónu; ovplyvňujúce spracovateľnosť, mechanickú pevnosť, mrazuvzdornosť, odolnosť proti praskaniu, vodeodolnosť, vodotesnosť, tepelnú vodivosť, odolnosť voči prostrediu. Medzi hlavné vlastnosti betónovej zmesi patrí súdržnosť (schopnosť zachovať si svoju rovnomernosť bez delaminácie počas prepravy, vykládky), homogenita, schopnosť zadržiavať vodu (hrá významnú úlohu pri vytváraní štruktúry betónu, získavaní pevnosti, odolnosti voči vode a mrazu). odolnosť), spracovateľnosť (jeho schopnosť rýchlo minimálne náklady energie na získanie požadovanej konfigurácie a hustoty, čím sa získa betón s vysokou hustotou). Čerstvo pripravená betónová zmes musí byť dobre premiešaná (homogénna), vhodná na prepravu na miesto uloženia s prihliadnutím na poveternostné podmienky, pričom musí odolávať separácii a separácii vody. Úloha návrhu a výberu zloženia betónovej zmesi zahŕňa výber potrebných materiálov (spojiva a iných zložiek) a stanovenie ich optimálneho kvantitatívneho pomeru. Na základe toho sa získa betónová zmes špecifikovaných technologických vlastností, ako aj najhospodárnejší a najtrvanlivejší betón, ktorý spĺňa konštrukčné a prevádzkové požiadavky s čo najnižšou spotrebou cementu. Následne betónová zmes navrhovaného zloženia musí mať neseparáciu, potrebnú spracovateľnosť, súdržnosť a betón vyrobený z tejto zmesi musí mať požadované vlastnosti: hustotu, pevnosť, mrazuvzdornosť, vodeodolnosť. Najjednoduchším spôsobom, ako navrhnúť zloženie betónovej zmesi, je výpočet podľa absolútnych objemov, ktorý je založený na skutočnosti, že pripravená, položená a zhutnená betónová zmes by nemala mať dutiny. Návrh kompozície sa vykonáva pomocou súčasných odporúčaní a normatívne dokumenty v tomto poradí: A konkrétny výťažok:
Konkrétny výstupný pomer β by mala byť v rozmedzí 0,55 ... 0,75. Navrhnuté zloženie betónovej zmesi je špecifikované na skúšobných dávkach. Kontrolujú tiež pohyblivosť betónovej zmesi. Ak je pohyblivosť betónovej zmesi väčšia ako je požadované, potom sa do zmesi pridáva voda a cement v malých dávkach, pričom sa zachováva konštantný pomer V/C kým sa pohyblivosť betónovej zmesi nerovná špecifikovanej. Ak je pohyblivosť väčšia ako špecifikovaná, pridá sa k nej piesok a hrubé kamenivo (v dávkach 5% pôvodného množstva), pričom sa zachová zvolený pomer V/C. Na základe výsledkov skúšobných dávok sa vykonajú úpravy navrhovaného zloženia betónovej zmesi vzhľadom na to, že vo výrobných podmienkach je použitý piesok a hrubé kamenivo vo vlhkom stave a hrubé kamenivo má určitú nasiakavosť, spotrebu ( l dokument
Dôležitými opatreniami pre ďalšie skvalitňovanie vodohospodárskej výstavby je zlepšenie kvality prác, maximálne skrátenie času výstavby a zníženie nákladov, čo úzko súvisí s racionálnym využívaním tzv.
Stavebné materiály stavebné a obkladové kamene
dokumentÚtroby oblasti Sachalin obsahujú značné zásoby rôznych druhov stavebných materiálov. Preskúmané zásoby a predpokladané zdroje vyvrelých, metamorfovaných a sedimentárnych hornín vhodných na využitie ako
Rozšírenie použitia prefabrikovaných prvkov budov a stavieb, komplexná mechanizácia všetkých stavebných a montážnych procesov a využitie tokovej organizácie práce.
dokumentZákladom industrializácie výstavby poľnohospodárskych objektov je rozšírenie používania prefabrikovaných prvkov stavieb a stavieb, komplexná mechanizácia všetkých stavebných a montážnych procesov a využitie tokovej organizácie práce.
Kontrola kvality polymérnych stavebných materiálov plynovou chromatografiou s použitím radiačne modifikovaných sorbentov 05. 23. 05 Stavebné materiály a výrobky
Abstrakt dizertačnej práceÚvod
Vážení študenti, začíname študovať predmet „Všeobecná náuka o materiáloch“. Prednášky, ktoré sa budú konať počas tohto semestra, vám pomôžu pochopiť fyzikálnu a chemickú podstatu štruktúry a vlastností rôznych materiálov. Dozviete sa, prečo majú prírodné a umelo vytvorené materiály rozdielnu tepelnú vodivosť, mechanické a prevádzkové vlastnosti, ako tieto vlastnosti medzi sebou súvisia, ako a v akých medziach sa dajú meniť. Súčasne so štúdiom tejto problematiky sa hlbšie zoznámite s fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami prvkov, o ktorých informácie sú zahrnuté v periodickom systéme D.I. Mendelejev. Chcel by som zdôrazniť, že štruktúra atómov chemických prvkov určuje štruktúru a energiu nimi tvorených chemických väzieb, ktoré sú zasa základom celého komplexu vlastností látok a materiálov. Len na základe pochopenia chemickej interakcie atómov je možné riadiť procesy vyskytujúce sa v látkach a získať špecifikované výkonnostné charakteristiky.
Dôležitejšia ako štúdium jednotlivých problémov prezentovaných na prednáškach je však možnosť spojiť základné ustanovenia fyziky, chémie a aplikovaných vied (tepelná fyzika, mechanika) pre komplexné pochopenie vzájomného pôsobenia látok a ich vlastnosti.
V prednáškach je hlavná pozornosť venovaná základom materiálovej vedy vzhľadom na to, že moderná materiálová veda je zameraná na získavanie materiálov s požadovanými vlastnosťami a slúži ako základ pre vedecky náročné technológie 21. storočia.
materiál nazývaná látka, ktorá má potrebnémnožina vlastností na samostatné vykonávanie danej funkciealebo v kombinácii s inými látkami.
Moderná materiálová veda sa ako veda naplno rozvinula v druhej polovici 20. storočia, čo súviselo s prudkým nárastom úlohy materiálov v rozvoji strojárstva, technológie a stavebníctva. Vytvorenie zásadne nových materiálov s požadovanými vlastnosťami a na ich základe najkomplexnejších štruktúr umožnilo ľudstvu v krátkom čase dosiahnuť nebývalý úspech v oblasti jadrovej a vesmírnej techniky, elektroniky, informačných technológií, stavebníctva atď. Dá sa to považovať Náuka o materiáloch - toto je sekcia vedecké poznatky, venovaný vlastnostiam látok a ich smerovej zmene s cieľom získať materiály s vopred určenými úžitkovými vlastnosťami. Opiera sa o základný základ všetkých sekcií fyziky, chémie, mechaniky a príbuzných odborov a zahŕňa teoretické základy moderných vedecky náročných technológií výroby, spracovania a aplikácie materiálov. Základom materiálovej vedy sú poznatky o procesoch prebiehajúcich v materiáloch pod vplyvom rôznych faktorov, o ich vplyve na súbor vlastností materiálov, o metódach ich sledovania a riadenia. Materiálová veda a materiálová technológia sú preto vzájomne prepojené oblasti poznania.
Slúži kurz materiálovej vedy a technológie stavebných materiálov Ciele znalosť povahy a vlastností materiálov, spôsobov získavania materiálov s požadovanými charakteristikami pre čo najefektívnejšie využitie v stavebníctve.
Hlavné úlohyštúdium kurzu:
Porozumieť fyzikálno-chemickej podstate javov vyskytujúcich sa v materiáloch pri vystavení rôznym faktorom v podmienkach výroby a prevádzky a ich vplyvu na vlastnosti materiálov;
Stanoviť vzťah medzi chemickým zložením, štruktúrou a vlastnosťami materiálov;
Študovať teoretické základy a prax implementácie rôznych metód získavania a spracovania materiálov, ktoré zabezpečujú vysokú spoľahlivosť a trvanlivosť stavebných konštrukcií;
Poskytnúť poznatky o hlavných skupinách nekovových materiálov, ich vlastnostiach a použití.
Prednášky zahŕňajú:
Základy interakcie atómov a molekúl, ktoré umožňujú bližšie vysvetliť vplyv chemického zloženia a smerových procesov spracovania na vlastnosti materiálu;
Štruktúra pevného telesa, poruchy kryštálovej štruktúry a ich úloha pri vytváraní vlastností materiálu;
Fenomény prenosu tepla, hmoty a náboja, ktoré sú podstatou každého technologického procesu;
Teoretické základy získavania amorfných štruktúr materiálov;
Prvky mechaniky elastickej a plastickej deformácie a deštrukcie materiálu, ktoré sú základom tvorby pevnosti a spoľahlivosti moderných stavebných materiálov a konštrukcií, ako aj metódy ich testovania;
Úlohou modernej vedy o materiáloch je teda získať materiály s vopred určenými vlastnosťami. Vlastnosti materiálov sú dané chemickým zložením a štruktúrou, ktoré sú výsledkom získania materiálu a jeho ďalšieho spracovania. Vývoj materiálov a technológií si vyžaduje znalosť fyzikálnych a chemických javov a procesov prebiehajúcich v materiáli v rôznych štádiách jeho výroby, spracovania a prevádzky, ich predikciu, popis a riadenie. Znalosť teórie je teda nevyhnutná na vytváranie riadených technologických procesov, ktorých výsledkom bude materiál s presne definovanými hodnotami pracovných vlastností.
Fyzikálno-chemické vlastnosti látky sú určené elektrónovou štruktúrou jej atómov. Interakcie atómov sú spojené predovšetkým s interakciou ich elektrónových obalov. Preto pri vývoji materiálov a procesov na ich výrobu je potrebné jasne pochopiť, ako rôzne chemické prvky darujú a prijímajú elektróny, ako zmena elektrónového stavu ovplyvňuje vlastnosti prvkov.
Spomeňme si elektrónová štruktúra atómu.
Elektrónová štruktúra atómu
Asi dva a pol tisíc rokov starý grécky filozof Democritus navrhol, že všetky telá okolo nás pozostávajú z najmenších neviditeľných a nedeliteľných častíc - atómov.
Z atómov, ako zo zvláštnych tehál, sa skladajú molekuly: z rovnakých atómov - molekúl jednoduché, látok, z atómov rôznych typov – molekúl ťažké látok.
Už na konci devätnásteho storočia veda zistila, že atómy – častice nie sú ani zďaleka „nedeliteľné“, ako to predstavovala staroveká filozofia, ale naopak, pozostávajú z ešte menších a takpovediac ešte jednoduchších častíc. V súčasnosti je s väčšou či menšou istotou dokázaná existencia asi tristo elementárnych častíc, ktoré tvoria atómy.
Na štúdium chemických premien nám vo väčšine prípadov stačí uviesť tri častice, ktoré tvoria atóm: protón, elektrón aneutrón.
Protón je častica s hmotnosťou bežne branou ako jednotka (1/12 hmotnosti atómu uhlíka) a jednotkovým kladným nábojom. Hmotnosť protónov - 1,67252 x 10 -27 kg
Elektrón je častica s prakticky nulovou hmotnosťou (1836-krát menšou ako má protón) a jediným záporným nábojom. Hmotnosť elektrónu je 9,1091 x 10 -31 kg.
Neutrón je častica s hmotnosťou takmer rovnou hmotnosti protónu, ktorá však nemá náboj (neutrálny). Hmotnosť neutrónu je 1,67474 x 10 -27 kg.
Moderná veda si predstavuje, že atóm je zhruba usporiadaný, rovnako ako ten náš je strojnásobený. slnečná sústava: v strede atómu je jadro(slnko), okolo ktorého obiehajú elektróny v relatívne veľkej vzdialenosti (ako planéty okolo Slnka). Tento „planetárny“ model atómu, ktorý v roku 1911 navrhol Ernest Rutherford a spresnil Bohrovými postulátmi v roku 1913, si zachoval svoj význam až do súčasnosti.
V jadre, ktoré pozostáva z protónov a neutrónov a zaberá veľmi malú časť objemu atómu, je sústredená hlavná hmotnosť atómu (hmotnosť elektrónov sa pri chemických výpočtoch atómových a molekulových hmotností zvyčajne nezohľadňuje) .
Počet protónov v jadre určuje vyhliadka atóm. Celkovo bolo teraz objavených viac ako sto typov atómov, ktoré sú v tabuľke prvkov uvedené pod číslami zodpovedajúcimi počtu protónov v jadre.
Najjednoduchší atóm obsahuje v jadre iba jeden protón: je to atóm vodíka. Zložitejší atóm hélia má v jadre už dva protóny, tretí (lítium) má tri atď. Určitý druh atómu sa nazýva prvok.
2. Štruktúra a vlastnosti dokončovacích materiálov
Vnútorná štruktúra materialpalov
V závislosti od stavu agregácie a stability môžu mať pevné látky striktne usporiadanú štruktúru – kryštalickú, alebo neusporiadanú, chaotickú štruktúru – amorfnú.
Charakter častíc nachádzajúcich sa v uzloch kryštálovej mriežky a prevládajúce interakčné sily (chemické väzby) určujú povahu kryštálovej mriežky: atómová s kovalentnými väzbami, molekulová s van der Waalsovými väzbami a vodíkovými väzbami, iónová s iónovými väzbami, kovová s kovovými väzbami.
atómová mriežka pozostáva z neutrálnych atómov spojených kovalentnými väzbami. Látky s kovalentnými väzbami sa vyznačujú vysokou tvrdosťou, netaviteľnosťou a nerozpustnosťou vo vode a vo väčšine ostatných rozpúšťadiel. Diamant a grafit sú príklady atómových mriežok. Energia kovalentných väzieb je od 600 do 1000 kJ/mol
molekulárna mriežka vybudované z ich molekúl (I 2, Cl 2, CO 2 atď.), ktoré sú navzájom spojené medzimolekulovými alebo vodíkovými väzbami. Medzimolekulové väzby majú malú energetickú hodnotu, nie viac ako 10 kJ/mol; vodíkové väzby sú o niečo väčšie (20–80 kJ/mol), takže látky s molekulárnou mriežkou majú nízku pevnosť, nízku teplotu topenia a vysokú prchavosť. Takéto látky nevedú elektrický prúd. Látky s molekulárnou mriežkou zahŕňajú organické materiály, vzácne plyny a niektoré anorganické látky.
Iónová mriežka tvorené atómami s veľmi odlišnou elektronegativitou. Je charakteristický pre zlúčeniny alkalických kovov a kovov alkalických zemín s halogénmi. Iónové kryštály môžu pozostávať aj z polyatomických iónov (napríklad fosfátov, síranov atď.). V takejto mriežke je každý ión obklopený určitým počtom protiiónov. Napríklad v kryštálovej mriežke NaCl je každý ión sodíka obklopený šiestimi chloridovými iónmi a každý chloridový ión je obklopený šiestimi iónmi sodíka. Pre nesmerovosť a nenasýtenosť iónovej väzby možno kryštál považovať za obrovskú molekulu a zaužívaný pojem molekula tu stráca svoj význam. Látky s iónovou mriežkou sa vyznačujú vysokou teplotou topenia, nízkou prchavosťou, vysokou pevnosťou a výraznou energiou kryštálovej mriežky. Tieto vlastnosti približujú iónové kryštály k atómovým. Väzbová energia iónovej mriežky je podľa niektorých zdrojov približne rovnaká ako energia kovalentnej mriežky.
Kovové mriežky tvoria kovy. Kovové ióny sa nachádzajú v miestach mriežky a valenčné elektróny sú delokalizované v celom kryštáli. Takéto kryštály možno považovať za jednu obrovskú molekulu s jediným systémom multicentrických molekulových orbitálov. Elektróny sú vo väzbových orbitáloch systému a antiväzbové orbitály tvoria vodivý pás. Pretože väzbová energia väzbových a uvoľňovacích orbitálov je blízka, elektróny ľahko prechádzajú do vodivého pásma a pohybujú sa v kryštáli a vytvárajú, ako to bolo, elektrónový plyn. V tabuľke. 3.1, ako príklad, väzbové energie pre kryštály s iný typ spojenia.
Usporiadané usporiadanie častíc v kryštáli je zachované na veľké vzdialenosti a v prípade ideálne tvarovaných kryštálov v celom objeme materiálu. Toto usporiadanie štruktúry pevných látok sa nazýva vzdialený poriadok.
Klasifikácia materiálu
Tvrdé materiály sú vo všeobecnosti rozdelené do troch hlavných skupín. Ide o kovy, keramiku a polyméry. Toto rozdelenie je založené predovšetkým na vlastnostiach chemickej štruktúry a atómovej štruktúry hmoty. Väčšinu materiálov možno jednoznačne priradiť jednej alebo druhej skupine, hoci sú možné aj prechodné prípady. Okrem toho je potrebné poznamenať existenciu kompozitov, v ktorých sú kombinované materiály patriace do dvoch alebo troch z uvedených skupín. Nižšie je uvedený stručný popis rôznych typov materiálov a ich porovnávacích charakteristík.
Ďalším druhom materiálov sú moderné špeciálne (pokročilé) materiály určené na použitie v high-tech (high-tech) oblastiach, ako sú polovodiče, materiály na biologické účely, „smart“ (smart) materiály a látky používané v nanotechnológiách.
KOVY
Materiály patriace do tejto skupiny zahŕňajú jeden alebo viacero kovov (ako je železo, hliník, meď, titán, zlato, nikel) a často aj niektoré nekovové prvky (ako uhlík, dusík alebo kyslík) v relatívne malých množstvách.
Atómy v kovoch a zliatinách sú usporiadané vo veľmi dokonalom poradí. Navyše v porovnaní s keramikou a polymérnymi materiálmi je hustota kovov relatívne vysoká.
Čo sa týka mechanických vlastností, všetky tieto materiály sú pomerne tuhé a pevné. Okrem toho majú určitú plasticitu (t. j. schopnosť veľkých deformácií bez deštrukcie) a odolnosť proti deštrukcii, čo zaisťuje ich široké uplatnenie v rôznych štruktúrach.
AT kovové materiály existuje veľa delokalizovaných elektrónov, to znamená elektrónov, ktoré nie sú spojené s určitými atómami. Práve prítomnosť takýchto elektrónov priamo vysvetľuje mnohé vlastnosti kovov. Napríklad kovy sú mimoriadne dobré vodiče elektriny a tepla. Sú nepriepustné pre viditeľné svetlo. Leštené kovové povrchy sa lesknú. Okrem toho niektoré kovy (napr. železo, kobalt a nikel) majú pre svoje aplikácie žiaduce magnetické vlastnosti.
KERAMIKA
Keramika je skupina materiálov, ktoré zaujímajú medzipolohu medzi kovmi a nekovovými prvkami. ako všeobecné pravidlo, trieda keramiky zahŕňa oxidy, nitridy a karbidy. Napríklad niektoré z najpopulárnejších typov keramiky pozostávajú z oxidu hlinitého (Al2O3), oxidu kremičitého (SiO2), nitridu kremíka (Si3N4). Okrem toho medzi látky, ktoré mnohí nazývajú tradičnými keramickými materiálmi, patria rôzne íly (najmä tie, ktoré sa používajú na výrobu porcelánu), ako aj betón a sklo. S ohľadom na mechanické vlastnosti je keramika pomerne tuhá a odolné materiály porovnateľné v týchto charakteristikách s kovmi. Typická keramika je navyše veľmi tvrdá. Keramika je však mimoriadne krehký materiál (takmer úplne chýba ťažnosť) a neodoláva dobre lomu. Všetky typické typy keramiky nevedú teplo a elektrinu (t.j. ich elektrická vodivosť je veľmi nízka).
Keramika sa vyznačuje vyššou odolnosťou voči vysokým teplotám a škodlivým vplyvom prostredia. Keramika môže byť vzhľadom na svoje optické vlastnosti priehľadná, priesvitná alebo úplne nepriehľadná a niektoré oxidy, ako napríklad oxid železa (Fe2O3), majú magnetické vlastnosti.
KOMPOZITY
Kompozity sú kombináciou dvoch (alebo viacerých) jednotlivých materiálov patriacich do rôznych tried látok uvedených vyššie, t.j. kovy, keramika a polyméry. Účelom vytvorenia kompozitov bolo dosiahnuť takú kombináciu vlastností rôznych materiálov, ktorú nie je možné získať pre jednotlivé komponenty, ako aj poskytnúť optimálnu kombináciu ich charakteristík. Je známe veľké množstvo rôznych kompozitov, ktoré sa získavajú spojením kovov, keramiky a polymérov. Navyše, niektoré prírodné materiály sú tiež kompozity, ako je drevo a kosť. Väčšina kompozitov diskutovaných v tejto knihe sú však materiály odvodené zo syntetických materiálov.
Jedným z najpopulárnejších a najznámejších kompozitných materiálov je sklolaminát. Tento materiál sú krátke sklenené vlákna vložené do polymérnej matrice, zvyčajne epoxidovej alebo polyesterovej živice. Sklenené vlákna majú vysokú pevnosť a tuhosť, ale sú krehké. Polymérna matrica je zároveň plastová, ale jej pevnosť je nízka. Kombináciou týchto látok vzniká pomerne tuhý a vysoko pevný materiál, ktorý má však dostatočnú ťažnosť a pružnosť.
Ďalším príkladom technologicky dôležitého kompozitu sú polyméry vystužené uhlíkovými vláknami (CFRP). V týchto materiáloch sú uhlíkové vlákna umiestnené v polymérnej matrici. Materiály tohto typu sú tuhšie a odolnejšie ako sklolaminát, no zároveň sú drahšie. CFRP sa používajú v leteckom strojárstve, ako aj pri výrobe vysokokvalitného športového vybavenia, ako sú bicykle, golfové palice, tenisové rakety, lyže a snowboardy.
PROGRESÍVNE MATERIÁLY
Materiály, ktoré sú určené na použitie v high-tech produktoch ("high-tech"), sú niekedy podmienene definované pojmom "progresívne" materiály. Špičková technológia zvyčajne označuje zariadenia alebo produkty, ktorých prevádzka je založená na použití komplexných moderných princípov. Medzi takéto produkty patria rôzne elektronické zariadenia, najmä digitálne video-audio kamery, CD/DVD prehrávače, počítače, systémy z optických vlákien, ako aj kozmické satelity, produkty leteckej a raketovej techniky.
Progresívne materiály sú v podstate zvyčajne typické pre látky diskutované vyššie, ale so zlepšenými vlastnosťami, ale aj nové materiály s vynikajúcimi vlastnosťami. Týmito materiálmi môžu byť kovy, keramika alebo polyméry, ale ich cena je zvyčajne veľmi vysoká. Pokročilé materiály zahŕňajú aj polovodiče, biomateriály a to, čo nazývame „materiály budúcnosti“. Ide o takzvané „inteligentné“ materiály a produkty nanotechnológie, ktoré sú určené napríklad na výrobu laserov, integrovaných obvodov, magnetických zariadení na ukladanie informácií, displejov s tekutými kryštálmi a optických vlákien.
POLOVODIČE
Polovodiče v elektrických vlastnostiach zaujímajú medzipolohu medzi elektricky vodivými materiálmi (kovy a zliatiny kovov) a izolantmi (keramika a polyméry). Okrem toho sú elektrické charakteristiky polovodičov mimoriadne citlivé na prítomnosť minimálnych množstiev cudzích atómov, ktorých koncentrácia musí byť kontrolovaná až na úroveň veľmi malých plôch. Vytvorenie polovodičových materiálov umožnilo vývoj integrovaných systémov, ktoré za posledné tri desaťročia spôsobili revolúciu v elektronike a počítačoch (aj bez zmienky o zmenách v našich životoch).
BIOMATERIÁLY
Biomateriály sa používajú na vytváranie implantátov pre ľudské telo, ktoré sú určené na nahradenie chorých alebo zničených orgánov alebo tkanív. Materiály tohto typu nesmú uvoľňovať toxické látky a musia byť kompatibilné s ľudskými tkanivami (t. j. nesmú spôsobovať odmietavé reakcie). Ako biomateriály možno použiť všetky uvedené druhy látok - kovy, keramiku, polyméry a polovodiče. Príkladom sú niektoré biomateriály, ktoré sa používajú na výrobu umelých bedrových kĺbov.
MATERIÁLY BUDÚCNOSTI
„Smart“ (alebo inteligentné) materiály sú skupinou nových umelo vyvinutých látok, ktoré majú významný vplyv na mnohé moderné technológie. Definícia „inteligentného“ znamená, že tieto materiály sú schopné vnímať zmeny vo svojom prostredí a reagovať na tieto zmeny vopred určeným spôsobom – čo je kvalita vlastná živým organizmom. Pojem „inteligentné“ materiály sa rozšíril aj na komplexné systémy postavené z „inteligentných“ aj tradičných látok.
Ako komponenty inteligentných materiálov (alebo systémov) môžu byť použité niektoré typy senzorov (rozpoznávajúce prichádzajúce signály), ako aj výkonné systémy (aktivátory), ktoré hrajú úlohu reagujúcich a adaptívnych zariadení. Ten možno použiť na zmenu tvaru, polohy, vlastných frekvencií alebo mechanických charakteristík v reakcii na zmeny teploty, intenzity svetla, elektrických alebo magnetických polí.
Ako aktivátory sa bežne používajú štyri typy materiálov: zliatiny s tvarovou pamäťou, piezoelektrická keramika, magnetostrikčné materiály a elektroreologické/elektromagnetické kvapaliny.
Zliatiny „s pamäťou“ sú kovy, ktoré sa po deformácii vrátia do pôvodného tvaru pri zmene teploty.
Piezoelektrická keramika sa rozpína a zmršťuje v reakcii na zmenu elektrického poľa (alebo napätia); ak sa ich rozmery zmenia, potom to vedie k vybudeniu elektrického signálu. Správanie magnetostrikčných materiálov je podobné odozve piezoelektrík, ale len ako odozva na zmenu magnetické pole. Pokiaľ ide o elektro- a magnetoreologické tekutiny, ide o tekutiny, ktoré podliehajú obrovským zmenám viskozity v reakcii na zmenu elektrického alebo magnetického poľa.
Materiály/zariadenia používané ako senzory môžu byť optické vlákna, piezoelektrika (sem patria niektoré polyméry) a mikroelektromechanické zariadenia, skrátene MEMS.
Príkladom „inteligentných“ zariadení je systém používaný vo vrtuľníkoch na zníženie hluku v kokpite, ktorý vzniká rotáciou lopatiek. Piezoelektrické snímače zabudované do lopatiek monitorujú namáhanie a namáhanie; signál sa z týchto snímačov prenáša do aktuátora, ktorý pomocou počítača generuje „protihluk“, ktorý tlmí zvuk z chodu vrtúľ helikoptéry.
NANOTECHNOLOGICKÉ MATERIÁLY
Až donedávna bolo všeobecne akceptovaným postupom pre prácu v oblasti chémie a fyziky materiálov najprv štúdium veľmi veľkých a zložitých štruktúr a potom výskum prešiel na analýzu menších základných blokov, ktoré tieto štruktúry tvoria. Tento prístup sa niekedy nazýval „zhora nadol“. Avšak s rozvojom techník skenovacej mikroskopie, ktoré umožnili pozorovať jednotlivé atómy a molekuly, bolo možné manipulovať s atómami a molekulami s cieľom vytvoriť nové štruktúry, a tým získať nové materiály, ktoré sú postavené na základe prvkov atómová úroveň veľkosti (takzvaný „materiálový dizajn“). Táto schopnosť starostlivo zostaviť atómy otvorila perspektívu vytvorenia materiálov s mechanickými, elektrickými, magnetickými a inými vlastnosťami, ktoré by boli nedosiahnuteľné inými metódami. Tento prístup budeme nazývať zdola nahor a vlastnosti takýchto nových materiálov študuje nanotechnológia, kde predpona „nano“ znamená, že rozmery konštrukčných prvkov sú rádovo v nanometroch (t.j. 10–9 m). zvyčajne rozprávame sa o štruktúrnych prvkoch s veľkosťou menšou ako 100 nm, čo je ekvivalentné približne 500 priemerom atómov.
Jedným príkladom materiálov tohto typu sú uhlíkové nanorúrky. V budúcnosti sa nám nepochybne podarí nájsť čoraz viac oblastí, v ktorých sa prejavia výhody nanotechnologických materiálov.
POTREBA TVORBY NOVÝCH MATERIÁLOV
Aj keď sa za posledných niekoľko rokov dosiahol obrovský pokrok v materiálovej vede a technológii, stále existuje potreba vyvinúť ešte lepšie a špecializovanejšie materiály a posúdiť vzťah medzi výrobou takýchto materiálov a ich vplyvom na životné prostredie. K tejto problematike je potrebné uviesť niekoľko komentárov, aby bolo možné načrtnúť možné perspektívy v tejto oblasti.
Vytvorenie jadrovej energie ponúka určitý prísľub do budúcnosti, ale stále zostáva množstvo výziev spojených s vývojom nových materiálov, ktoré sú potrebné vo všetkých fázach – od systému umiestňovania paliva v reaktore až po skladovanie rádioaktívneho odpadu.
Veľké náklady na energiu sú spojené s dopravou. Zníženie hmotnosti dopravných zariadení (autá, lietadlá, vlaky atď.), ako aj zvýšenie teploty, pri ktorej motory pracujú, prispeje k efektívnejšej spotrebe energie. To si vyžaduje vytvorenie ľahkých technických materiálov s vysokou pevnosťou, ako aj materiálov, ktoré môžu pracovať pri zvýšených teplotách.
Ďalej existuje všeobecne uznávaná potreba nových ekonomicky životaschopných zdrojov energie, ako aj efektívnejšieho využívania existujúcich zdrojov. Niet pochýb o tom, že materiály s požadovanými vlastnosťami zohrávajú obrovskú úlohu vo vývoji tohto smeru. Preukázala sa napríklad možnosť priamej premeny slnečnej energie na elektrický prúd. V súčasnosti sú solárne panely pomerne zložité a drahé zariadenia. Nepochybne by mali vzniknúť nové relatívne lacné technologické materiály, ktoré by mali byť efektívnejšie pri realizácii využitia slnečnej energie.
Ďalším veľmi atraktívnym a veľmi reálnym príkladom v technológii premeny energie sú vodíkové palivové články, ktorých výhodou je aj to, že neznečisťujú životné prostredie. V súčasnosti sa používanie tejto technológie v elektronických zariadeniach len začína; v budúcnosti môžu byť takéto prvky použité ako elektrárne v automobiloch. Na vytvorenie efektívnejších palivových článkov sú potrebné nové materiály a na výrobu vodíka sú potrebné nové katalyzátory.
Aby sme udržali kvalitu životného prostredia na požadovanej úrovni, musíme kontrolovať zloženie vzduchu a vody. Na kontrolu kontaminácie sa používajú rôzne materiály. Okrem toho je potrebné zlepšiť spôsoby spracovania a čistenia materiálov, aby sa znížilo znečistenie životného prostredia, t.j. výzvou je vytvárať menej odpadu a menej poškodzovať životné prostredie pri ťažbe. Treba brať do úvahy aj to, že pri výrobe niektorých materiálov vznikajú toxické látky, preto treba počítať s možným poškodením životného prostredia vypúšťaním takéhoto odpadu.
Mnohé z materiálov, ktoré používame, pochádzajú z neobnoviteľných zdrojov, t.j. zdroje, ktoré nie je možné získať späť. Týka sa to napríklad polymérov, ktorých primárnou surovinou je ropa, a niektorých kovov. Tieto nenahraditeľné zdroje sa postupne vyčerpávajú. Preto vzniká potreba: 1) objaviť nové zdroje týchto zdrojov; 2) vytváranie nových materiálov s vlastnosťami podobnými už existujúcim, ale menej škodlivých pre životné prostredie; 3) posilnenie úlohy recyklačných procesov a najmä rozvoj nových technológií, ktoré umožňujú recykláciu. V dôsledku toho všetkého vzniká potreba ekonomické zhodnotenie nielen výrobu, ale aj environmentálne hľadiská, takže je potrebné analyzovať celý životný cyklus materiálu - "od kolísky po hrob" - a výrobný proces ako celok.
Casting- ide o spôsob výroby obrobku alebo výrobku naplnením dutiny danej konfigurácie tekutým kovom s následným jeho stuhnutím Obrobok alebo výrobok získaný odlievaním sa nazýva odlievanie.
Zlieváreň- hlavná obstarávacia základňa všetkých oblastí strojárstva. V mnohých prípadoch je odlievanie jediným možným spôsobom, ako získať polotovary zložitého tvaru: Odliate polotovary sú najlacnejšie a často majú najmenší príspevok na obrábanie.
Casting in škrupinové formy.
Odlievacou formou je tu plášť s hrúbkou 6-10 mm, vyrobený zo žiaruvzdorného základného materiálu (plniva) a syntetickej živice ako spojiva. Princíp získania škrupín spočíva vo vlastnostiach spojivového materiálu, ktorý je schopný pri zahriatí nevratne vytvrdnúť. Široko používaný ako žiaruvzdorný základ kremenný piesok. Spojivovým materiálom sú fenolformaldehydové syntetické termosetové živice. Odlievaním do škrupinových foriem vznikajú odliatky so zvýšenou presnosťou, lepšou kvalitou povrchu ako pri odlievaní do pieskových foriem. Proces je mimoriadne produktívny a ľahko sa mechanizuje.
Zoznam použitej literatúry
Bartaševič A.A. Veda o materiáloch. - Rostov n / D.: Phoenix, 2008.
Vishnevetsky Yu.T. Náuka o materiáloch pre technické vysoké školy: učebnica. - M.: Dashkov and Co., 2008.
Zaplatin V.N. Referenčná príručka pre vedu o materiáloch (kovoobrábanie): Proc. príspevok pre mimovládne organizácie. – M.: Akadémia, 2007.
Náuka o materiáloch: Učebnica pre stredné školy. / Ed. Arzamasová B.N. - M .: MSTU im. Bauman, 2008.
Materials Science: Učebnica pre softvér s otvoreným zdrojovým kódom. / Adaskin A.M. a ďalší, Ed. Solomentseva Yu.M. - M .: Vyššie. škola, 2006.
Materials Science: Učebnica pre softvér s otvoreným zdrojovým kódom. / Ed. Batienko V.T. – M.: Infra-M, 2006.
Moryakov O.S. Materials Science: Učebnica pre softvér s otvoreným zdrojovým kódom. – M.: Akadémia, 2008.
Základy materiálovej vedy (kovoobrábanie): Proc. príspevok pre mimovládne organizácie. / Zaplatin V.N. – M.: Akadémia, 2008.