Pytania pomocnicze:
Wymień milowe kroki w historii nauki o materiałach.
Wymyśl przykład liniowej zależności „wytwarzanie - struktura - właściwości - funkcjonalność”.
Jakie są najważniejsze właściwości metali, polimerów i ceramik.
Porównaj rodzaje wiązań między atomami (pod względem natury wiązania, energii i materiałów w których występuje).
Jaki jest wpływ wiązań między atomami na właściwości materiału? Podaj przykłady.
Wymień milowe kroki w historii nauki o materiałach.
~8 tys. r.p.n.e - pierwsze osiągnięcie inżynierii materiałowej - wypalanie gliny
XVIII-XIX w. - mikroskop optyczny - wyjaśnienie procesów przy powstawaniu stali
~połowa XX w. - mikroskop elektronowy - powiązanie własności materiałów z ich wewnętrzną budową.
Wymyśl przykład liniowej zależności „wytwarzanie - struktura - właściwości - funkcjonalność”.
Pojemnik na pary sodu w wysokotemperaturowych lampach sodowych wykonany z Al2O3.
Wytwarzanie - wprowadzenie domieszki 0,15% MgO
Struktura - większa gęstość po spiekaniu, 0,3% porowatości
Właściwości - półprzezroczystość
Funkcjonalność - efektywniejsze oświetlanie
Jakie są najważniejsze właściwości metali, polimerów i ceramik.
Metale:
dobre przewodnictwo cieplne
dobre przewodnictwo elektryczne
duża twardość
duża sztywność
duża zdolność do odkształceń plastycznych
duża odporność na pękanie (odkształcenie zamiast pękania)
Polimery:
mała gęstość
mała twardość
mała sztywność
duża kruchość (podatność na pękanie lub bardzo duża odkształcalność (np. guma))
silna zależność własności od temperatury
niska odporność cieplna
izolatory prądu i ciepła
Ceramika i szkło:
żaroodporność (odporność na działanie wysokich temperatur)
duża twardość
duża kruchość (mała odporność na pękanie)
duża sztywność
izolatory prądu i ciepła
Porównaj rodzaje wiązań między atomami (pod względem natury wiązania, energii i materiałów w których występuje).
Wiązanie jonowe:
Elektrostatyczne przyciąganie różnoimiennych ładunków.
Bardzo silne wiązanie (600-1550 kJ/mol)
Np. NaCl (Na - jeden elektron walencyjny, Cl - jeden potrzebny do stabilności)
Wiązanie kowalencyjne:
Wiązanie w którym współdzielone elektrony pochodzą od tworzących wiązanie atomów.
Bardzo silne wiązanie (500-1250 kJ/mol)
Np. diament
Wiązanie metaliczne:
Elektrostatyczne przyciąganie między gazem elektronowym (-), a rdzeniami atomowymi (+).
Silne wiązanie (100-850 kJ/mol)
Występuje bezpośrednio między atomami metali.
Wiązania wtórne, np. van der Waals'a:
Niesymetryczne rozłożenie ładunku elektrycznego w cząsteczkach. Powstają dipole co wywołuje słabe przyciąganie (<40 kJ/mol) między cząsteczkami.
Np. pomiędzy warstwami atomów węgla w graficie.
Jaki jest wpływ wiązań między atomami na właściwości materiału?
Topnienie to zerwanie wiązań wynikające z doprowadzenia energii cieplnej, co doprowadza do zwiększenia amplitudy drgań atomów.
W przypadku silnych wiązań wymagana jest większa ilość ciepła aby wywołać takie zwiększenie amplitudy drgań które pozwoli na zerwanie atomów.