Какие искусственные материалы применяет человек. Какие материалы применяются в технике

14.02.2019

Cтраница 1

Так новые искусственные материалы, которые играют актив ную роль в процессе производства, в зависимости от тех нологического процесса могут выступать в виде средст труда. Использование современных материалов нередк приводит к принципиальному изменению орудий труд методов обработки. Новые технологические процессы свою очередь требуют более совершенных форм органа зации производства и труда.

Создание новых искусственных материалов и выяснение возможных областей их использования неразрывно связано с всесторонним исследованием свойств уже известных материалов с целью выяснения их внутренней природы и разработки теоретических основ создания материалов с заранее заданными свойствами.

Процесс создания новых искусственных материалов совершается стремительно.

За последние 10 лет созданы сотни новых искусственных материалов, заменяющих металлы, шерсть, дерево, шелк и многое другое.

Без знания физико-химических и механических законов, управляющих явлениями упруго-пластических деформаций и разрушения материалов, не мыслится ни решение проблем создания новых искусственных материалов и, в частности, решение вопросов строения и свойств высокополимерных органических соединений, ни решение современных задач геофизики, геологии, а также науки о прочности сооружений и инженерных конструкций, работающих в особо сложных условиях эксплуатации. Знание физико-химических и механических законов необходимо и при решении задач технологии обработки материалов давлением (пластической обработки) и резанием.

Несколько подробнее следует остановиться на своеобразном психологическом барьере, который нам приходится преодолевать при использовании изделий из металлизированных пластмасс и из других новых искусственных материалов. Ведь они, имея вид привычных нам вещей, обладают совершенно непривычными свойствами. Например, статуэтка - изделие из металлизированной пластмассы - несмотря на солидный и внушительный вид старинной бронзы, имеет необычно малый вес. Или тонкая и длинная подвеска для полотенца не поддается изгибанию и неожиданно ломается, как хрупкое тело. Или прочный, на вид металлический ящик для аппаратуры вдруг разваливается при попытке сесть на него, так как изготовлен, оказывается, из металлизированной пластмассы. Такую психологическую несовместимость новых материалов со старыми представлениями следует учитывать как при конструировании изделий, так и при их эксплуатации, принимая заранее необходимые меры для предупреждения возможных в будущем недоразумений или даже аварийных ситуаций.

Научно-технический прогресс в производстве материалов направлен, с одной стороны, на повышение качества традиционных конструкционных и других материалов, с другой - на создание новых искусственных материалов, заменяющих натуральные (синтетические заменители и композиционные материалы с заранее заданными и регулируемыми свойствами), и связан с прогрессивными изменениями в структуре потребляемых материалов.

Особенно нетерпим разнобой в основных понятиях автоматизации, возникший из-за отсутствия единой терминологии в условиях химической промышленности, характеризующейся многообразием процессов переработки природного сырья, всевозможных веществ, создания новых искусственных материалов; использующей сложные процессы, как ни одна другая отрасль народного хозяйства.

Этой задачей предусматривается создание новых высокоэффективных систем машин и автоматических линий, нового оборудования и технологических процессов, увеличение выпуска высококачественных материалов в состоянии, удобном для дальнейшей их переработки, выпуск новых искусственных материалов, заменяющих натуральные и превосходящих их по своим свойствам. Все это становится возможным при расширении научных исследований и использовании их результатов в производстве.

Теперь их право на название галалит исключительно для продукции своего завода кончилось, другие производители галалита как в Германий, так н в некоторых других странах, а также и в СССР, на наших государственных заводах, вырабатывающих этот новый искусственный материал, стали употреблять название галалит, и это название мало-по-малу вошло в общее употребление.

Очевидно, что многие материалы, созданные природой, давно перестали удовлетворять потребностям человека. Поэтому значительное внимание уделяется синтезу разнообразных новых искусственных материалов, в котором роль химии исключительно высока. Лишь немногим более ста лет назад братья Хайэтт в Нью-Джерси (США) создали хорошо деформируемый материал из низконитрованной бумаги и камфары, пригодный для изготовления типографских валиков. Так появился на свет первый искусственный органический материал, получивший название целлулоид. Сегодня же в нашем распоряжении имеется огромная палитра разнообразных синтетических органических веществ. Еще 10 - 15 лет назад наше будущее связывали с полимерами. Согласно последним прогнозам в ближайшие десятилетня наступит эра керамических материалов.

Технический прогресс обусловливает все большие требования к конструкционным материалам. Качества их непрерывно совершенствуются, создаются новые искусственные материалы - пластические массы, которые все шире используются в практике. Одной из таких пластмасс (поливинилхлориду), имеющей огромное значение для развития нашего мирного хозяйства, посвящена настоящая книга.

Задача этой новой науки заключается в исследовании природы механических свойств сред и материалов, используемых в технике, исходя из микростроения вещества. Важной целью этой науки является изучение проблемы создания новых искусственных материалов с наперед заданными свойствами.

«Искусственные материалы: пластмасса, пластик, полиэтилен».

Программное содержание:

Углублять представление детей об искусственных материалах: пластмасса, пластик, полиэтилен.

Уточнить знания детей о естественных и искусственных материалах.

Закрепить знания о свойствах и качествах пластмассы, пластика и полиэтилена.

Расширять представление детей о применении этих материалов в быту.

Воспитывать бережное отношение к природе и уважительное отношение к трудовой деятельности людей.

Материал к занятию :

Набор предметов, сделанных из пластмассы (банки для сыпучих продуктов, игрушки, пробки, ручки, ведро); из пластика (бутылки, ваза, одноразовая посуда); образцы полиэтилена, скатерть, полиэтиленовый пакет; образцы природных материалов (глина, дерево, кожа, уголь, песок).

Ход занятия .

Дети, мы с вами знаем о том, что предметы, которые нас окружают, сделаны из разных материалов. Одни из них человек нашёл в природе (это естественные, натуральные материалы). Назовите, что к ним относится? (глина, песок, дерево - их нам дают растения или люди добывают их из земли (уголь, нефть)).

(Показать образцы природных материалов).

А ещё есть материалы, которые получают на промышленных предприятиях. Они создаются руками человека или техникой, придуманной им. Эти материалы носят название, - вспомните какое? (рукотворные или искусственные).

Дети, посмотрите, у меня на столе лежат предметы (показать игрушки пластмассовые, ведро, пробки, телефон). Как вы думаете, из чего они сделаны?

Это пластмассовые предметы.

Как вы думаете, это природный или искусственный материал?

Искусственный. (Почему?)

Слово пластмасса обозначает «пластическая масса». Пластическая потому, что при сильном нагревании она превращается в массу, напоминающую пластилин, и из этой массы можно сделать любой предмет (как из пластилина). Затем пластмасса охлаждается и застывает, и получается предмет любой нужной формы.

А сейчас возьмите эти предметы в руки. Потрогайте. Что вы можете о них сказать? Они какие? (тяжёлые или лёгкие, мягкие или твёрдые, шершавые или гладкие).

А если посмотреть сквозь пластмассу? Она не прозрачная.

А если уронить предметы на пол, то они разобьются? Нет, они прочные.

Пластмасса очень практичный и дешёвый материал. Благодаря тому, что пластмасса обладает такими свойствами и качествами, как твёрдость, гладкость, лёгкий вес, прочность – люди стали широко применять предметы из пластмассы в своей жизни. Более того, без них уже невозможно представить нашу жизнь.

Назовите пластмассовые предметы, которые вам встречаются (игрушки, телефоны, часы, пуговицы, шприцы, корпус холодильника, компьютера; пластмассовые детали есть и в машинах, и на кораблях, и на самолётах).

Вот как много пластмассовых предметов, потому что они удобные в использовании и не сложные в исполнении.

Дети, на моём столе есть ещё одна группа предметов, сделанных из другого искусственного материала – он называется пластик. С предметами, сделанными из пластика, вы тоже часто встречаетесь. Вот, например, пластиковые бутылки, в которых продаётся газированная вода или соки. Они разные по размеру: большие и маленькие. Они удобны в использовании. А ещё есть пластиковая одноразовая посуда; вам она тоже, наверное, встречалась. Вот она, какая разноцветная (показать), чтобы было приятно ею пользоваться.

Потрогайте, пожалуйста, пластиковые предметы и скажите, какие они?

Лёгкие, твёрдые, гладкие, тонкие, пластик легко гнётся.

По сравнению с пластмассой, пластик более мягкий, пластичный. Менее прочный, если задеть чем-то острым или сильно загнуть, он может порваться. (Режется ножницами).

А сейчас перейдём к третьей группе предметов.

Вот, посмотрите – это пакеты, скатерть, плёнка пищевая. Они тоже встречаются нам каждый день. Сделаны они из искусственного материала, который называется (спросить, кто знает) – полиэтилен.

Возьмите образцы полиэтилена, потрогайте. Что вы можете сказать о свойствах полиэтилена?

Он мягкий, если крепко сжать в кулак – мнётся, шуршит (издаёт звук); если потянуть, то он сначала потянется, а затем порвётся. Значит, он не очень прочный. Лёгкий по весу. Может быть как прозрачный, так и не прозрачный.

Из полиэтилена делают занавески для ванной, т. к. полиэтилен не пропускает воду.

А ещё вы, наверное, видели как на даче, на огороде, мамы и бабушки делают парник (домик для растущих овощей). Там летом, благодаря полиэтилену, всегда тепло, даже жарко. Оно долго сохраняется, и посаженные овощи растут и созревают быстрее, т. к. очень любят тепло.

А теперь вы подумайте, и подскажите мне, где вы встречали полиэтилен?

Дети, представьте себе, что вы поиграли в пластмассовую игрушку, и она сломалась; попили из пластиковой бутылки, поели из одноразовой пластиковой посуды; использовали полиэтиленовые пакеты, они порвались, помялись – что вы тогда с ними делаете?

Выбрасываете. Часто люди выбрасывают это не в специальные места, а прямо на землю. Или ветер унёс лёгкий полиэтиленовый пакет из мусора, и не один! То возникает какая проблема? – Мы засоряем природу, засоряем нашу землю. У искусственных материалов пластмасса, пластик, полиэтилен есть одно отрицательное (плохое) свойство – они трудно уничтожаются. Им не страшны ни солнечные лучи, ни вода; они могут сотни лет пролежать в земле! А если каждый день это выкидывать, то сколько мусора может накопиться!

Один учёный говорил об этих искусственных материалах: « Вы можете их ломать, рубить, закапывать, но они всё равно отказываются умирать!»

А если их сжигать, то они выделяют вредный ядовитый дым, и мы загрязняем воздух.

Поэтому, если вы воспользовались чем-то пластмассовым, пластиковым, полиэтиленовым, то выбрасывать это необходимо только в специальные места для мусора. А затем машина это увезёт и на специальных заводах это переработают.

Подведение итога:

Сегодня мы с вами рассмотрели предметы, сделанные из пластмассы, пластика и полиэтилена. Это искусственные материалы, их создал человек.

Определили, какими свойствами и качествами они обладают. Вспомнили, где и как применяет человек предметы, сделанные из этих материалов в своей жизни.

А также вы теперь знаете, что использованные предметы, попадая в природу, засоряют её. Поэтому надо заботиться о природе, беречь её и правильно поступать.

К атегория: Выбор стройматериалов

Искусственные материалы

Искусственные инертные материалы - это либо отходы промышленных предприятий (доменные и котельные шлаки, терриконники, кирпичный бой, черепица и т. д.), либо специально изготовленные изделия (дорожный клинкер, кирпич, железобетонные дорожные плиты и поребрик и т. д.).

Доменные и мартенные шлаки - являются побочным продуктом при выплавке чугуна и стали с твердой и плотной структурой, который при ударе разбивается на щебень. Шлаковым щебнем улучшают дороги в местах весенних деформаций (пучин). Он обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, способствуя тем самым меньшей глубине промерзания проезжей части. В дорожном строительстве в основном для создания оснований дорог применяют кислые шлаки, т. е. бедные известью и не подвергающиеся известковому распаду.

Котельные шлаки (гарь) - являются отходом при сгорании каменного угля в топках котельных, паровозов. Лучшей считается гарь, полученная от сжигания жирных каменных углей - она пориста, не твердая, темного цвета. Применяется в качестве оснований дорожек и площадок, верхнего слоя беговых дорожек и набивных футбольных полей. Из топливной гари готовят шлакоблочные изделия.

Кирпичный бой или щебень - отходы кирпичной промышленности при недожоге или пережоге кирпича, переработанные на камнедробилкев щебень. Красный кирпич однородного обжига - наиболее хороший исходный материал. В его составе допустимо наличие пережженного кирпича («железняка») до 30%.

Недожженный кирпич («недокал») не отличается крепостью и легко размокает, поэтому предел его допустимого содержания в щебне не более 10-15%. В садово-парковом строительстве применяют кирпичный щебень фракции 15-20 мм для оснований дорожек и площадок, а также кирпичную крошку фракции 0,1-5 мм для основополагающего материала специальных смесей спортивных площадок.

Кирпич клинкерный - искусственный камень с высокой прочностью, вырабатываемый из глины путем ее обжига при высоких температурах и обдуве. Применяется для устройства покрытий дорожек и тропинок, клинкерная крошка - основной материал для покрытия теннисных кортов.

Кирпич строительный - искусственный камень со средней прочностью, получаемый из глины путем обжига. Широко применяется для устройства подпорных стенок, бордюров, покрытий и нешироких дорожек, цветников.

Черепица - отходы производства покрытия сооружений, морозостойка и долговечна. Используется в молотом виде с крупностью зерен до 15 мм в основании набивных безгазонных полей и с крупностью зерен до 5 мм для создания верхнего покрова спортивных плоскостных сооружений.

Пиритовые огарки - отходы химической промышленности, работающей на железном или серном колчедане мелкозернистой структуры, темно-фиолетового цвета с розовым оттенком. Могут быть рядовыми с фракцией 1-10 мм и флотационными с фракцией менее 2 мм, состоят в основном из окиси железа - 95-97 % и серы 2,5-5 %. Являются антисептирующим материалом, предохраняющим древесину от гниения. Смесь из пиритовых огарков и опилок используют для устройства нижнего, упругого слоя плоскостных спортивных сооружений. Чтобы на дорожках и площадках с мягким покрытием не росла трава, следует вводить в специальную смесь верхнего слоя 5-10 % пиритовых огарков, прогрохоченных через грохот с ячейками 5×5 мм.

Зола угольная - продукт сгорания размельченного каменного угля в топках электростанций. Представляет собой порошок темно-серого цвета, содержащий мелкие песчаные и пылеватые частицы. Используется в смеси верхних мягких слоев дорожных одежд (до 70 % общего объема). Такой покров хорошо фильтрует влагу и делает покрытие мягким.

Шлам - отходы при производстве глинозема; мелкие, пористые, угловатые или окатанные камешки фракцией до 10 мм, розоватого или темно-красного цвета. Наиболее дешевый материал для верхнего покрытия дорожек и площадок.

- Искусственные материалы

Еще 10-15 лет назад никто не предполагал, что человеку удастся создать такой искусственный материал, как, например, старлит или бесформенный металл.

Это было что-то из области фантастики, такое только показывали в научных фильмах. Однако технологии и наука не стоят на месте, и появляются различные идеи и проекты.

Не совсем новый материал, но названию соответствует. По сути, это щелочной материал, который состоит из воды и имеет частицы силиката калия и натрия. Процедура создания имеет различные варианты. Его могут создавать, как и обычное твёрдое стекло, используя температуру плавления, для того чтобы расплавить песок и питьевую соду. Второй способ основывается на воздействии лития на материал с кремнезем.

Жидкое стекло обладает высокой клеящей способностью, поскольку молекулы находятся на поверхности. Они соприкасаются с другими молекулами и отдают свою влагу, при этом повышая плотность и вязкость. Изоляция у такого стекла потрясающая: оно способно выдерживать температуру 1200-1300 градусов по Цельсию.

Почему же его добавляют в цементные растворы? Все потому что в сочетании с низкой ценой стекла и его способностями цементный раствор улучшает свои качества. Также из-за стойкости к влаге такое стекло рекомендуется использовать при строительстве домов и хозяйственных помещений. Также оно применяется как изолятор в электрике, в укладке линолеума и даже в садоводстве все из-за тех же клеящих свойств.

Бесформенный металл

Данный металл позволяет сильнее бить по мячу игрокам гольфа, увеличивает дальность и мощность поражения пули, скальпели делает устойчивее к износу. Это новшество в основном используется в создании оружия и клюшек для гольфа.

Старлит

Это вид пластика, способный выдержать большую температуру. При этом тепловой порог настолько большой, что сначала создателям вообще не поверили. И только после того, как они показали его свойство на камеру, их изобретение признали. Этот материал облучали несколько раз, но он оставался невредимым. Главная особенность старлита: он никогда не становится токсичным при высокой температуре. Также он лёгкий, его можно использовать в аэрокосмических технологиях, летательных аппаратах и огнезащитных костюмах.

Обычный лист углерода, который имеет толщину одного атома и свернут в цилиндр. Хоть он и лёгкий, все же крепче стали в 100 раз. К тому же, проводит электричество не хуже, чем медь. Трубки небольшие и не видны невооруженным глазом. Имеют форму сажи в необработанном состоянии. Применяются при производстве кабеля для «лифта в космос», ведь такой лист углерода может выдержать большой вес и при этом не согнуться.

Это далеко не все искусственно созданные материалы. Каждый год учёные разных стран делают открытия в синтезе новых. Ведь наука это – «неизведанный» мир, в котором каждый раз можно найти и открыть что-то новое.

Честно говоря, я только недавно узнал об этом материале. Старлит - пластик, созданный достаточно давно, а его свойства просто удивительны. Вот, например, видео с демонстрацией возможностей старлита.

После этого выступления по ТВ, с ученым, создавшим старлит связались сотрудники некоторых университетов, решив проверить возможности материала. ОКазалось, что они просто невероятны, старлит выдерживает огромную температуру, оставаясь при этом практически неповрежденным. При этом старлит нетоксичен даже при очень высокой температуре, и очень легкий.

К сожалению, создатель старлита умер в 2011 году, так и не запатентовав свое детище. Плюс ко всему, секрет создания материала, как это принято говорить, ушел с ним в могилу.

2. Аэрогель

Это действительно гель, с очень малой плотностью. При этом аэрогель является довольно прочным материалом, гораздо более прочным, чем некоторые прочие материалы с подобной плотностью. Он - чрезвычайно эффективный теплоизолятор. Например, тонкую пластину аэрогеля можно нагревать с одной стороны, а с другой он будет осаваться холодным.

Еще интересно то, что аэрогель отталкивает воду, и поглощает нефть. На этом свойстве материала базируется намерение ученых создать надежное средство для борьбы с нефтяными пятнами.

3. BacillaFilla

Это не материал, а микроорганизм, бактерия, которая выделяет особого рода цементирующее вещество. Все звучит не очень интересно, но стоит вспомнить, что некоторые здания, базирующиеся на бетонном фундаменте, сносят только потому, что фундамент "устал".

И во многих случаях починить его нет никакой возможности. А вот BacillaFilla - бактерия, которая выделяет вещество, способное надежно зацементировать прорехи в "уставшем" бетоне. В результате можно сэкономить огромное количество денег и человеко-часов.

пока что непонятно, когда эта бактерия пойдет в дело, но ее возможности сейчас оценивают ученые со всего мира.

4. D3o

Еще один уникальный материал, который назвали коротко - D3o. В этом материале молекулы находятся в свободном движении в обычных условиях, фиксируясь при ударе. Материал этот напоминает смесь кукурузного крахмала и воды. При этом из материала можно делать защитную одежду, выдерживающую значительные нагрузки.

Ну, например, шапка из D3o способна принять на себя удар лопатой, оставив голову человека неповрежденной.