CZĘŚĆ II
Wieloaspektowe analizowanie problemów materiałoznawstwa
(Uwaga: Kilka odpowiedzi może być prawidłowych)
101. Czy substancje małocząsteczkowe mogą występować w stanie skupienia:
- gazowym
Komentarz: Tak, substancje małocząsteczkowe po osiągnięciu pewnej charakte-rystycznej dla każdej z nich temperatury mogą występować w stanie gazowym, jeśli ta temperatura nie jest wyższa od temperatury ich rozkładu termicznego.
- ciekłym
Komentarz: Tak, substancje małocząsteczkowe po osiągnięciu pewnej charakte-rystycznej dla każdej z nich temperatury mogą występować w stanie ciekłym.
- stałym
Komentarz: Tak, substancje małocząsteczkowe poniżej pewnej charakterystycznej dla każdej z nich temperatury występują w stanie stałym.
102. Czy materiały polimerowe (substancje wielkocząsteczkowe) mogą występo-wać w stanie skupienia:
- ciekłym
Komentarz: Tak. Polimery liniowe po podgrzaniu topią się, przechodząc w stan ciekły. Jednakże zakres temperatur pomiędzy stanem stałym a ciekłym może być mały i wtedy trudno te materiały przetwarzać. Takie zjawisko występuje, np.
w kevlarze. Polimery usieciowane z powodu występowania w nich wiązań poprzecznych nie mogą występować w stanie ciekłym. Podgrzanie powyżej tempe-ratury destrukcji spowoduje ich rozpad na produkty o mniejszym ciężarze cząstecz-kowym, w tym gazowe i ciekłe, ale ochłodzenie nie spowoduje połączenia się ich ponownie w materiał o budowie takiej, jaka była przed degradacją.
- stałym
Komentarz: Tak, wszystkie polimery poniżej charakterystycznej dla każdego z nich temperatury (zwanej temperaturą zeszklenia) występują w stanie stałym.
- gumopodobnym
Komentarz: Tak, polimery w zakresie temperatur charakterystycznym dla każdego z nich występują w stanie gumopodobnym (wysokoelastycznym). Jednakże szerokość tego zakresu temperatur może być czasami bardzo mała i wtedy trudno ten stan zaobserwować.
103.Czy podczas obciążania materiałów konstrukcyjnych zawsze występuje składowa odkształcenia:
- sprężysta
Komentarz: Tak, spowodowana jest ona zmianą odległości międzyatomowych pod wpływem sił zewnętrznych przykładanych do materiału.
- plastyczna
Komentarz: Tak, ale mechanizm jej występowania zależy od budowy materiału.
W małocząsteczkowych materiałach krystalicznych i semikrystalicznych odkształcenie plastyczne powstaje dzięki przesunięciu względem siebie atomów wewnątrz ziaren. W materiałach polimerowych (tj. wielkocząsteczkowych) ta składowa odkształcenia powstaje w efekcie przesunięcia sąsiednich segmentów makrocząsteczek. Aby uzyskać stabilność wymiarową wyrobów i konstrukcji należy zminimalizować ich odkształcenie plastyczne w temperaturach eksploatacji.
104. Czy krzywa rozciągania próbki ma odcinki, które mówią o:
- sztywności
Komentarz: Tak, bowiem miarą sztywności materiału jest tangens kąta nachylenia prostoliniowego odcinka (lub siecznej) krzywej wydłużenia próbki w funkcji naprężenia podczas rozciągania, który nazywa się modułem sprężystości.
- początku odkształcenia plastycznego
Komentarz: Tak jest w przypadku, gdy na wykresie widać górną i dolną granicę plastyczności, co można obserwować dla stali niskowęglowych, a nie można, gdy występuje umowna granica plastyczności, która jest punktem na krzywej rozciąga-nia, w którym następuje odchylenie jej przebiegu rzeczywistego od prostoliniowego.
- samowzmocnieniu materiału
Komentarz: Tak, jeśli przy pierwszym rozciąganiu próbka nie została doprowadzona do zerwania, to w przypadku niektórych materiałów podczas ich powtórnego obciążenia obserwuje się zwiększenie sztywności. Ten fakt związany jest z samo-wzmocnieniem materiału.
105. Dlaczego występuje różnica pomiędzy wytrzymałością statyczną a dyna-miczną?
-dlatego, że szybkie przyłożenie obciążenia uniemożliwia
zajście wielu procesów relaksacyjnych
Komentarz: Tak, dotyczy to szczególnie materiałów kompozytowych.
106. Co to jest zmęczenie materiałów?
- proces trwałego obniżenia właściwości wytrzymałościowych w efekcie działania naprężeń mechanicznych
Komentarz: Tak, zmęczenie materiału jest zjawiskiem polegającym na obniżeniu się jego wytrzymałości pod wpływem długotrwałych obciążeń okresowo zmiennych, pomimo że obciążenia te nie przekraczają granicy plastyczności. Zmęczenie materiału jest spowodowane kumulowaniem defektów strukturalnych w efekcie wielokrotnego przykładania obciążeń mechanicznych. Granicą zmęczenia, zwaną również wytrzymałością zmęczeniową trwałą lub nieograniczoną, jest największa wartość naprężenia zmiennego, która przy nieograniczonej liczbie cykli tego obciążenia nie powoduje pęknięcia próbki.
107. Czym spowodowane jest ścieranie materiałów?
- wielokrotnym przykładaniem do materiału zarówno sił stycznych,
jak i normalnych (prostopadłych do stycznych - dociskających do podłoża)
Komentarz: Tak, jest to odpowiedź prawidłowa.
- jednokrotnym przyłożeniem do materiału sił stycznych (powodujących przesunięcie) i normalnych (dociskających do podłoża)
Komentarz: Tak, to też może spowodować zauważalne ścieranie, zwłaszcza, jeśli siły te mają duże wartości. Przykładem może być zablokowanie koła samochodu podczas jazdy po suchej i szorstkiej nawierzchni, kiedy na paru metrach drogi można zetrzeć gumę bieżnika aż do osnowy opony.
108. Co to jest emulsja?
- ciecz zawierająca krople drugiej cieczy o wymiarach mikrometrów
Komentarz: Tak, taka ciecz w przypadku braku wzajemnej ich rozpuszczalności
i zdyspergowaniu na poziomie mikrometrów nazywa się emulsją.
109. Czy te produkty są emulsjami?
- mleko
Komentarz: Tak, jest to emulsja tłuszczu z białkiem w wodzie.
- paliwo samochodowe
Komentarz: Tak, jest to emulsja zawierająca bardzo małą ilość wody, którą zanieczyszczono paliwo podczas skraplania w rafinerii ciekłych węglowodorów będących produktami przerobu ropy naftowej. Dlatego zimą czasami następuje zatkanie lodem przewodów paliwowych samochodu.
- farba ścienna
Komentarz: Tak, obecnie prawie wszystkie farby do malowania ścian są emulsjami, gdzie rozcieńczalnikiem jest woda, a drugą fazą ciekłą jest roztwór kompozycji polimerowej, w której rozproszony jest barwnik.
110. Co to jest zawiesina?
- ciecz zawierająca niespęcznione w niej cząstki ciała stałego
Komentarz: Tak, jest to definicja zawiesiny.
111. Czy te produkty są zawiesinami?
- farba klejowa
Komentarz: Tak. Farba klejowa jest zawiesiną pigmentu i kredy w wodzie. Aby te ciała stałe zbyt szybko nie opadły na dno naczynia z farbą, dodaje się do niej kleju, który pokrywając ich powierzchnię spowalnia opadanie (zwane sedymentacją) na dno naczynia podczas przechowywania.
- beton
Komentarz: Tak, w stanie ciekłym jest to zawiesina piasku i cementu w wodzie. Ten cement chemicznie reaguje z piaskiem i wodą, co po przereagowaniu daje ciało stałe.
112. Dlaczego wytrzymałość materiałów w podwyższonej temperaturze jest niższa niż w pokojowej?
- dlatego, że ciepło doprowadzone do materiału w efekcie podgrzania obniża energię oddziaływań międzycząsteczkowych w materiale
Komentarz: Tak. Z punktu widzenia fizyki jest to główna przyczyna obniżenia wytrzymałości zaraz po podgrzaniu materiału.
113. Co to jest korozja?
- proces chemiczny lub elektrochemiczny powodujący powstawanie produktów o niskiej wytrzymałości
Komentarz: Tak, dlatego skutkiem korozji zawsze jest obniżenie wytrzymałości materiałów wywołane zarówno wżerami na powierzchni, które są karbami gdzie koncentrują się naprężenia, jak i zmniejszenie się często powierzchni przekroju zdolnego przenosić obciążenie.
- proces chemiczny powodujący zmianę barwy wyrobu
Komentarz: Tak, produkty korozji zazwyczaj mają inną barwę niż korodowany materiał.
- proces chemiczny powodujący zmianę gładkości wyrobu
Komentarz: Tak, w wielu przypadkach produkty korozji nie są zbyt spójne i są mniej wytrzymałe, np. rdza na stopach żelaza, co powoduje powstanie nierówności na powierzchni wyrobu, a po długotrwałym działaniu czynnika agresywnego nawet powstanie głębokich wżerów. Często też produkty korozji nie izolują materiału od dalszego działania czynnika agresywnego.
-proces chemiczny powodujący zmianę przewodności
elektrycznej materiału
Komentarz: Tak, przewodność powierzchniowa metali ulega znacznemu obniżeniu, ponieważ tlenki oraz siarczki (częste produkty korozji) mają właściwości pół-przewodzące lub izolacyjne.
114. Czy te czynniki powodują korozję?
- tlen
Komentarz: Tak, tlen szczególnie w podwyższonych temperaturach i/lub w obecności światła wchodzi w reakcje chemiczne z większością materiałów, dając produkty
o innych właściwościach niż wyjściowy materiał.
- kwasy
Komentarz: Tak, szczególnie intensywnie działające w podwyższonych tempe-raturach i/lub w obecności światła wchodzą w reakcje chemiczne z większością materiałów, dając produkty o innych właściwościach niż wejściowy materiał.
- naprężenie mechaniczne
Komentarz: Samo naprężenie bezpośrednio nie powoduje korozji, ale obniża energię aktywacji różnorodnych reakcji chemicznych. Dlatego przyspiesza korozję spowo-dowaną działaniem kwasów i tlenu, które są obecne praktycznie biorąc wszędzie.
115. Czy istotą procesu wulkanizacji gumy jest:
- sieciowanie kauczuku
Komentarz: Tak, sieciowanie kauczuku powoduje, że plastyczna mieszanka gumowa (kompozycja na bazie kauczuku) przetworzona jest w elastyczną gumę, której właściwości mało zmieniają się podczas długotrwałej eksploatacji wykonanych
z niej wyrobów.
-nadanie wyrobowi gumowemu właściwości użytecznych
podczas jego eksploatacji
Komentarz: Tak, wulkanizacja powoduje, że plastyczna mieszanka gumowa (kompozycja na bazie kauczuku) przetworzona zostaje w elastyczną gumę, której właściwości wytrzymałościowe i sprężyste mało zmieniają się podczas długotrwałej eksploatacji wykonanych z niej wyrobów. Nadanie kształtu zachodzi równocześnie z procesem sieciowania pod wpływem jednoczesnego działania w formie ciśnienia i temperatury.
116. Czy istotą procesu starzenia polimerów jest?
- degradacja łańcuchów
Komentarz: Tak, podczas długotrwałego działania ciepła, światła lub radiacji (typowych czynników powodujących starzenie) zachodzą wielorakie procesy chemiczne i fizyczne, wywołujące zmiany struktury materiału polimerowego, z których najważniejszym jest skracanie łańcuchów, czego objawem może być np. mięknięcie powierzchni wyrobów.
- sieciowanie łańcuchów
Komentarz: Tak, to też jest prawda, ponieważ podczas starzenia zachodzi także sieciowanie polimeru, czego objawem jest sztywnienie powierzchni oraz zwiększenie kruchości wyrobów.
117. Czy do stopów żelaza należy:
- stal
Komentarz: Tak, stężenie węgla w tym stopie wynosi do 2,0%.
- żeliwo
Komentarz: Tak, stężenie węgla w tym stopie wynosi od 2,0 do 3,8%.
118. Do czego służy układ żelazo-węgiel?
- do dobrania warunków hartowania stali
Komentarz: Tak, to prawda, gdyż układ żelazo-węgiel umożliwia przewidywanie, jaką strukturę może mieć, ale nie musi stal o określonym składzie, jeśli jest ona chłodzona od określonej temperatury. Ale jest to odpowiedź niepełna. Powstająca struktura zależy bowiem istotnie także od szybkości chłodzenia.
-do określenia, jaką strukturę można będzie uzyskać
po hartowaniu stali
Komentarz: Tak, to prawda.
-do określenia, jaką strukturę można będzie uzyskać
po odpuszczaniu stali
Komentarz: Tak, to prawda.
119. Jakie znasz sposoby zmiany właściwości stali?
-odpuszczanie
Komentarz: Tak, proces odpuszczania polegający na nagrzewaniu do temperatury 180-650oC zależnej od właściwości, które chcemy uzyskać i wolnym chłodzeniu zahartowanych przedmiotów stalowych powoduje usunięcie naprężeń hartowniczych, zwiększenie plastyczności i obniżenie wytrzymałości stali przy zachowaniu dosta-tecznej udarności.
- nawęglanie
Komentarz: Tak, nawęglanie polega na nagrzaniu do 850-950oC i długotrwałym przebywaniu niskowęglowych stali (≤ 0,2%C) w środowisku węgla lub jego związków w celu dyfuzyjnego nasycenia powierzchni wyrobów stalowych węglem. Potem musi nastąpić hartowanie w warunkach umożliwiających uzyskanie struktury martenzytycznej lub bainitycznej, które powoduje obniżenie plastyczności stali, zwiększenie wytrzymałości jej warstwy wierzchniej przy zachowaniu bardziej miękkiego rdzenia oraz wzrost twardości powierzchniowej.
- hartowanie
Komentarz: Tak, hartowanie polega na nagrzaniu stali powyżej temperatury prze-miany austenitycznej i ochłodzeniu, co powoduje obniżenie jej plastyczności i zwiększenie jej wytrzymałości i twardości oraz związanej z tym odporności na ścieranie. Rozróżniamy hartowanie powierzchniowe i na wskroś.
- obróbka plastyczna
Komentarz: Tak, proces obróbki plastycznej polega na zamierzonym, często znacznym odkształceniu metali i ich stopów w temperaturze pokojowej lub pod-wyższonej. Porządkuje ona struktury krystaliczne materiału w kierunku wywołanego odkształcenia, tj. powoduje anizotropię materiału. Dlatego obniża ona plastycz-ność i zwiększa wytrzymałość w tym kierunku.
120. Jakie ma zastosowanie brąz?
- rzeźby stojące na wolnym powietrzu i dzwony kościelne
Komentarz: Tak, brązy łatwo można odlewać nadając wyrobom różnorodne kształty. Są one stosunkowo odporne na korozję atmosferyczną. Dlatego są stosowane na rzeźby stojące na wolnym powietrzu. Na ich powierzchni pod wpływem czynników atmosferycznych tworzy się patyna. Dzwony wykonane z odmiany brązu zwanej spiżem (stop miedzi z udziałem 11% cyny, 2-7% cynku i 2-6% ołowiu) będą ładnie dźwięczały.
- panewki łożysk ślizgowych
Komentarz: Tak, brązy berylowe są powszechnie stosowane na panewki, np.
w silnikach spalinowych.
121. Jakie ma zastosowanie mosiądz?
- dzwony małego rozmiaru
Komentarz: Tak, ponieważ wyroby mosiężne mało pochłaniają drgania mechaniczne. Dlatego takie dzwony silnie dźwięczą.
- armaturę instalacji ogrzewania mieszkań
Komentarz: Tak, ponieważ mosiądz łatwo odlewa się, a wykonane z niego wyroby są odporne na korozję pod działaniem składników agresywnych zawartych w wodzie.
122. Czy to są skuteczne sposoby zabezpieczenia stali przed korozją:
- lakierowanie
Komentarz: Tak, ponieważ lakierowanie ogranicza dostęp czynników agresywnych do powierzchni stali.
- cynkowanie
Komentarz: Tak, gdyż cynkowanie ogranicza dostęp czynników agresywnych do powierzchni stali, a powstające w efekcie działania tych czynników sole cynku dobrze trzymają się powierzchni stali tworząc szczelną powłokę. Ogranicza to dalszą penetrację czynników agresywnych do stali.
- chromowanie
Komentarz: Tak. Chrom jest bardzo odporny na korozję. Dlatego chromowanie dające szczelną powłokę na wyrobach stalowych ogranicza dostęp czynników agresywnych do ich powierzchni, co zwiększa odporność korozyjną wyrobów.
- ochrona elektrochemiczna
Komentarz: Tak. Powszechnie stosuje się czynną ochronę katodową stali przed korozją, np. w instalacjach rurowych. Niekiedy stosuje się też ochronę anodową.
123. Co trzeba zrobić, aby gęstą jak pasta akrylową farbą emulsyjną móc malować ściany?
- nic nie robić
Komentarz: Tak, bo podczas malowania w efekcie zjawiska tiksotropii farba emulsyjna obniża znacznie swą lepkość, co umożliwia malowanie nią ścian bez specjalnego wysiłku pomimo znacznej początkowej lepkości. Podczas malowania na ścianie nie tworzą się zacieki a farba dobrze kryje poprzednie kolory.
124. Dlaczego na oblodzonej drodze szczególnie ślisko jest w temperaturze około 0oC?
-bo na lodzie w temperaturze powyżej 0oC jest cienka
warstwa wody
Komentarz: Tak, bo cieplejsze od lodu powietrze roztapia powierzchniową jego warstwę, a ta warstewka wody obniży znacznie współczynnik tarcia.
-bo na lodzie w temperaturze trochę poniżej 0oC łatwo powstaje
cienka warstwa wody
Komentarz: Tak, bo tarcie pomiędzy oponą poruszającego się samochodu lub podeszwami butów a oblodzoną drogą w temperaturach powietrza pomiędzy -3
a 0oC generuje tyle ciepła, że wystarczy go do nadtopienia lodu. Powstająca wtedy woda obniży istotnie współczynnik tarcia. Dlatego wiele samochodów wyposaża się w termometry sygnalizujące takie zagrożenie.
125. Czy powierzchnie kitowane można malować?
- jeśli do napraw ścian użyjemy kit akrylowy
Komentarz: Tak, bo ma on niskie napięcie powierzchniowe i wysoką adhezję do niego farb i lakierów, czego skutkiem jest dobre przywieranie do niego farby. Ten kit łączy się dobrze także z wilgotnym podłożem.
- jeśli do napraw karoserii samochodu użyjemy kit szpachlowy
Komentarz: Tak, bo ma on niskie napięcie powierzchniowe, co powoduje dobre rozpływanie się lakierów i zawiera dużo miękkich napełniaczy proszkowych (zapewniające łatwość szlifowania powierzchni szpachlowanych), które dobrze chłoną mało lepki lakier. Dlatego dobrze do niego przywiera lakier i nie spływa podczas malowania.
- jeśli do napraw powierzchni metalowych użyjemy kit epoksydowy
Komentarz: Tak, bo ma on niskie napięcie powierzchniowe, co powoduje dobre rozpływanie się lakierów i zawiera dużo napełniaczy mineralnych, a czasem i pyłu metalowego. Dlatego dobrze do niego przywiera lakier i nie spływa on podczas malowania.
126. Wybierz materiał na łożyska toczne
- stal
Komentarz: Tak, szczególnie nadaje się hartowana stal stopowa (zawierająca, np. chrom do 2% i pozostałych dodatków stopowych do 1%), która charakteryzuje się wysokim modułem sprężystości. Umożliwia to wykonanie z niej bardzo trwałych i dokładnych łożysk tocznych.
127. Wybierz materiał na wanny galwaniczne
- ceramika
Komentarz: Tak, ceramika szkliwiona jest często stosowana do tego celu. Podczas użytkowania trzeba jednak uważać, aby nie uderzyć takiej wanny, ponieważ
z powodu kruchości ceramiki może wtedy pęknąć.
- laminaty z żywic wypełnionych włóknem szklanym
Komentarz: Tak, do tego celu są często stosowane laminaty z żywic epoksydowych wypełnionych włóknem szklanym, ponieważ charakteryzują się znaczną odpornością na korozyjne działanie kwasów oraz na uderzenia.
- polichlorek winylu
Komentarz: Tak, twardy PCV (winidur) jest stosowany do tego celu. Podczas użytkowania trzeba jednak uważać, aby nie uderzyć takiej wanny, bo może pęknąć. Aby ten niedostatek wyeliminować, wanny z PVC obudowuje się skrzyniami stalowymi.
128. Czy barwienie poprawia właściwości użytkowe polimerów?
- sadzą na kolor czarny
Komentarz: Tak, wprowadzenie 2-3 cz. wag. sadzy na 100 cz. wag. polimeru znacznie poprawia ich odporność na starzenie świetlne. Jest to spowodowane pochłanianiem promieniowania ultrafioletowego przez sadzę, co uniemożliwia degradację polimeru w głębszych warstwach materiału.
- barwnikami organicznymi
Komentarz: Tak, barwniki organiczne są współmieszalne z polimerami i mają cząstki o wymiarach kilku nanometrów. Dlatego ich aglomeraty, jeśli występują,
to nie mogą istotnie pogorszyć właściwości wytrzymałościowych polimerów. Niektóre barwniki organiczne działają jako zarodki krystalizacji polimeru. Dlatego znacznie poprawiają ich właściwości wytrzymałościowe, czasami nawet o 30%.
129. Wybierz materiał na zderzak samochodu
- ABS
Komentarz: Tak, kopolimer ABS (mionitryl-butadien-styren) ma dużą udarność w temperaturach normalnej eksploatacji samochodu oraz dużą odporność na korozję. Łatwo też poddaje się recyklingowi.
- polipropylen
Komentarz: Tak, ma dużą udarność w temperaturach normalnej eksploatacji samo-chodu (szczególnie, jeśli jest zmodyfikowany kauczukiem etylenowo-propylenowym i wzmocniony włóknami szklanymi bądź naturalnymi) oraz ma dużą odporność na korozję. Łatwo też poddaje się recyklingowi.
130. Wybierz materiał na amortyzator drgań pod maszynę
- guma
Komentarz: Tak. Miękka guma skutecznie tłumi drgania mechaniczne. Dlatego jest stosowana na amortyzatory drgań pracujące w temperaturze do 100oC. Ograniczeniem stosowania w wyższych temperaturach jest początek intensywnego starzenia materiału.
-poliuretan
Komentarz: Tak. Miękki poliuretan skutecznie tłumi drgania mechaniczne. Dlatego jest stosowany na amortyzatory drgań pracujące w temperaturze do 80oC. Ograniczeniem stosowania w wyższych temperaturach jest początek odkształcenia plastycznego materiału.
131. Wybierz materiał na podłogę w hali odlewni
- beton
Komentarz: Tak. Można go użyć, ale spadające czasem na podłogę elementy metalowe będą ją uszkadzały.
- płyty żeliwne
Komentarz: Tak. Można je użyć, ale należy się liczyć z faktem, że spadające czasem na podłogę elementy metalowe będą ją uszkadzały. Jest ona jednak bardziej niż betonowa odporna na kontakt z gorącymi wyrobami metalowymi.
132. Wybierz materiał na podłogę w łazience
- wykładzina z płyty PVC
Komentarz: Tak. Może być użyta, ponieważ jest szczelna, co skutecznie zapobiega przeciekom wody do podłoża. Łatwo też w łazience utrzymać czystość.
- lastriko
Komentarz: Tak. Może być użyte, ponieważ jest szczelne po napastowaniu, co skutecznie zapobiega przenikaniu wody do podłoża, ale utrzymanie czystości jest pracochłonne.
- płytki ceramiczne szkliwione
Komentarz: Tak. Mogą być użyte, ponieważ są szczelne, co skutecznie zapobiega przenikaniu wody do podłoża. Łatwo też w łazience utrzymać czystość.
133. Wybierz materiał na wykładzinę podłogową w sali wykładowej
-parkiet
Komentarz: Tak, może być zastosowany, ale jest drogi oraz stosunkowo łatwo się uszkadza i brudzi.
- płytki ceramiczne
Komentarz: Tak, mogą być użyte, ale w sali mało wypełnionej taka podłoga może powodować pogłos.
- wykładzina dywanowa
Komentarz: Tak, w przypadku dywanów z włókien syntetycznych jest to najtańsza wykładzina podłogowa dla sali wykładowej, która jest łatwa w utrzymaniu czystości, tłumi dźwięki, co powoduje częste jej stosowanie.
134. Wybierz materiał na wykładzinę podłogową w galwanizerni
- żywice
Komentarz: Tak, ponieważ żywiczna warstwa izolująca położona na betonową lub ceglaną posadzkę jest wystarczająco odporna na korozję chemiczną oraz ma wystar-czającą udarność.
- polichlorek winylu (PVC)
Komentarz: Tak, ponieważ jest wystarczająco odporny na korozję chemiczną oraz ma wystarczającą udarność.
135. Czy można zmniejszyć przenikanie przez polimer gazów i/lub wody?
-wprowadzając do niego modyfikowany powierzchniowo
montmorylonit
Komentarz: Tak, bo cząstki montmorylonitu mają wymiary 1-10 nm. Dlatego
w przypadku dobrego zdyspergowania ich w polimerze wypełnią wolne przestrzenie pomiędzy sąsiednimi łańcuchami polimeru, co utrudni przenikanie gazów i/lub wody.
- wprowadzając do niego fuleren
Komentarz: Tak, cząstki fulerenu mają wymiary ok. 1 nm. Dlatego dobre zdysper-gowanie ich w polimerze spowoduje wypełnienie wolnych przestrzeni pomiędzy sąsiednimi łańcuchami polimeru, co utrudni przenikanie gazów i/lub wody.
-napylając na powierzchnię polimeru warstwę tlenku krzemu
lub węgla
Komentarz: Tak, napylane cząstki tlenku krzemu lub węgla mają wymiary rzędu nanometrów, tj. porównywalne do mini porów na powierzchni folii lub butelek
z polimerów. Dlatego naniesienie ich na powierzchnię polimeru oraz potraktowanie plazmą, aby się wtopiły zasklepiając te mini pory, poprawia właściwości barierowe. Przepuszczalność tlenu zostaje wtedy zredukowana 10 do 30 razy w stosunku do zwykłej butelki z PET.
136. Czy można poprawić właściwości hydroizolacyjne papy przez zastosowanie kompozycji polimerowych?
- kopolimer blokowy styren-butadien-styren (SBS)
Komentarz: Tak. Taka papa polimerowo-asfaltowa wzmocniona welonem szklanym lub poliestrowym charakteryzuje się dobrymi właściwościami hydroizolacyjnymi oraz znaczną trwałością eksploatacyjną. Jest ona termoplastyczna, a to oznacza, że pod wpływem upałów mięknie na tyle, że sama zasklepia drobne uszkodzenia powstałe np. w wyniku chodzenia po dachu, ale nie spływa z tego dachu.
-kauczuków butylowego (IIR) i etylenowo-propylenowego
(EPDM)
Komentarz: Tak, taka dwuwarstwowa membrana szczególnie, jeśli jest zwulkanizo-wana, jest elastyczna i bardzo trwała, stabilna w dużym zakresie temperatur, odporna na działanie związków agresywnych chemicznie, a po wydłużeniu wraca powoli do wymiarów pierwotnych. Dlatego raczej stosuje się ją na pokrycie dna zbiorników wody, sadzawek ogrodowych czy też wysypisk odpadów komunalnych. Jest ona droższa od pap termozgrzewalnych do izolacji dachów.
-polipropylenu (PP) modyfikowanego kopolimerem blokowym
styren-butadien-styren (SBS)
Komentarz: Tak. Taka papa polimerowo-asfaltowa wzmocniona welonem szklanym lub poliestrowym charakteryzuje się dobrymi właściwościami hydroizolacyjnymi oraz znaczną trwałością eksploatacyjną. Jest ona termoplastyczna, a to oznacza,
że pod wpływem upałów mięknie na tyle, że sama zasklepia drobne uszkodzenia powstałe np. w wyniku chodzenia po dachu, ale nie spływa z tego dachu.
137. Czy tkanina odzieżowa powinna mieć właściwości:
- powierzchniowo przewodzące prąd elektryczny
Komentarz: Tak, dlatego, że wtedy nie będzie się elektryzowała podczas użytkowania.
138. Dlaczego karimata wyparła z rynku turystycznego materace dmuchane?
- dlatego, że jest lżejsza
Komentarz: Tak, jest ona dużo lżejsza i tańsza przy zapewnieniu podobnej izolacji cieplnej od podłoża. Jest zbudowana z warstwy gąbczastego polietylenu o zamkniętych porach, co zapobiega wnikaniu wody. Zwykle z jednej strony ta gąbka jest pokryta folią z polietylenu wysokiej gęstości. Na tę folię z kolei nałożono cienką warstwę aluminium. Dzięki temu gąbka jest wytrzymalsza i odbija promieniowanie cieplne, co zmniejsza odprowadzanie ciepła do podłoża.
- dlatego, że jest tania
Komentarz: Tak, to też jest prawda.
- dlatego, że dobrze izoluje cieplnie
Komentarz: Tak, to też jest prawda.
139. Co powoduje, że do niektórych patelni przywiera jedzenie a do innych nie?
- porowatość materiału
Komentarz: Tak, jeśli w pory materiału patelni wnikną cząstki organiczne, to po dłuższym czasie smażenia przekształcą się w nagar. Daje on trudną do usunięcia chropowatą powłokę, do której będą przywierały następne porcje jedzenia. Zmniejszenie porowatości patelni uzyskuje się przez jej lakierowanie (szczególnie lakierami krzemowymi), teflonowanie albo przez stosowanie nieporowatej stali tzw. chirurgicznej. Stosuje się też nieporowate szklane patelnie.
- przewodność ciepła
Komentarz: Znaczne różnice temperatury na powierzchni patelni spowodowane nierównomiernością grzania palników gazowych oraz grzałek elektrycznych powoduje, że w niektórych punktach następuje przegrzanie smażonego jedzenia,
a obok jeszcze nie osiągnięto wymaganej temperatury. Dlatego poprawa przewodności materiału patelni (uzyskana np. przez wykonanie konstrukcji warstwowej tego dna z udziałem np. miedzi) zmniejsza tendencję do przypalania.
- napięcie powierzchniowe
Komentarz: Tak, duże napięcie powierzchniowe powoduje, że smażone jedzenie oddzielone jest od materiału patelni przez cienką warstewkę pary wodnej i/lub tłuszczu, co ogranicza ryzyko przypalenia. Dodatkowo ciekłe składniki jedzenia mają utrudnione wnikanie w szczeliny powierzchni patelni.
140. Kiedy tkaniny i skóra przemakają w kontakcie z wodą?
-gdy mają małe napięcie powierzchniowe
Komentarz: Tak. Gdy napięcie powierzchniowe jest małe, to woda wnika w strukturę porowatego materiału i dyfuzyjnie przemieszcza się w nim, co po pewnym czasie spowoduje jego przemoknięcie na wskroś. Duże napięcie powoduje, że kropelki wody tworzą kuleczki, które nie mogą wniknąć do wnętrza tkaniny lub skóry.
-gdy materiały te są bardzo porowate lub luźno tkane
Komentarz: Tak. Nawet duże napięcie powierzchniowe uzyskane, np. przez impreg-nację nie spowoduje, żeby kropelki wody tworzyły kulki o tak dużych rozmiarach, aby nie mogły wniknąć poprzez szczeliny powierzchni luźno tkanej tkaniny lub porowatej skóry.
- gdy na powierzchni materiału są końce struktur kapilarnych
Komentarz: Tak, w przypadkach gdy na powierzchni materiału są końce struktur kapilarnych (dotyczących m.in. włókien naturalnych), te kapilary powodują ssanie wilgoci, czasem w jedną stronę, co może powodować przemakanie materiału pomimo jego zaimpregnowania.
141. Dlaczego nie rozcieńczona farba emulsyjna nie spływa z malowanej ściany?
- dlatego, że charakteryzuje się właściwościami tiksotropowymi
Komentarz: Tak, ciecze o właściwościach tiksotropowych, tj. o zmniejszającej się lepkości pod wpływem przyłożenia sił ścinających (wywołanych m.in. ruchem pędzla) łatwo rozprowadzić po malowanej powierzchni, a po zaprzestaniu ich rozcierania na tej powierzchni zaraz zwiększają swą lepkość, co powoduje, że siły ciężkości nie mogą spowodować ich spływania tworzącego zacieki.
- dlatego, że charakteryzuje się dużą lepkością
Komentarz: Tak, ciecze o dużej lepkości nie spływają z malowanej ściany, ale trudno zwilżają jej powierzchnię (dając nierówne naniesienie) oraz wymagają znacznego wysiłku, aby farbę równo rozprowadzić. Dlatego obecnie nie stosuje się ich już jako farby.
-dlatego, że charakteryzują się małym napięciem
powierzchniowym
Komentarz: Tak, gdy to napięcie jest małe, to emulsja wodna wnika w strukturę porowatego materiału ściany i po pewnym czasie spowoduje dość równomierne pokrycie go farbą bez konieczności silnego wcierania. Gdy naniesiemy cienką warstwę farby, to nie spłynie ona i nie wytworzy zacieków. W przypadku większej ilości naniesionej farby konieczne jest, aby miała ona właściwości tiksotropowe.
142. Jakie cechy z wymienionych są ważne przy doborze materiału na tkaninę pościelową?
- pochłanianie wilgoci
Komentarz: Tak, gdyż podczas snu pocimy się. Jeśli ta wilgoć nie będzie pochłonięta przez pościel, to spowoduje ona, że można przechłodzić lokalnie wilgotne ciało.
- przepuszczalność gazów
Komentarz: Tak, przepuszczalność gazów (w tym powietrza i pary wodnej) jest jedną z cech decydujących o skraplaniu się wilgoci na pościeli. To skraplanie wilgoci spowoduje, że można przechłodzić lokalnie wilgotne ciało. Dlatego prze-puszczalność gazów należy do nieodzownych cech użytkowych tkanin pościelowych.
143. Co to jest materiał inteligentny?
-taki, który dostosowuje swą strukturę i związane z tym właściwości
do skutecznego przeciwdziałania zewnętrznemu obciążeniu
Komentarz: Tak, do takich materiałów należą m.in. drzewo i kości, które rosnąc dostosowują się do przenoszenia wymaganych obciążeń. Dlatego drzewa, których gałęzie są przyginane budują strukturę, zwłaszcza w strefie przejścia pnia
w gałąź, w sposób zwiększający wytrzymałość górnych warstw drewna w gałęzi.
144. Dlaczego jak zaczyna padać, opony samochodowe są mniej przyczepne do nawierzchni drogi?
- bo na drodze tworzy się cienka warstwa wody
Komentarz: Tak, bo woda wypełnia mikrochropowatości nawierzchni drogi, co obniża mechaniczne zaczepianie opon o nawierzchnię. W przypadku silnych opadów i dróg z drobnoziarnistą strukturą nawierzchni pomiędzy oponą a drogą, szczególnie podczas szybkiej jazdy, dodatkowo może powstać klin wody radykalnie obniżający przyczepność.
- bo na drodze tworzy się cienka warstwa rzadkiego błota
Komentarz: Tak, ta maź skutecznie zakleja mikrochropowatości nawierzchni,
co radykalnie obniża współczynnik tarcia i związaną z tym przyczepność do nich opon. Dlatego po dłuższym deszczu, który zmywa z drogi te zanieczyszczenia, wzrasta przyczepność, ale zawsze osiąga ona poziom niższy, niż to ma miejsce
w przypadku suchych nawierzchni.
145. Co to jest jedwab?
- nazwa techniczna cienkich włókien
Komentarz: Tak, ta nazwa dotyczy włókien naturalnych (produkowanych przez jedwabniki), sztucznych (otrzymywanych z celulozy, m.in. jedwab wiskozowy) oraz syntetycznych (włókna, np. poliamidowe i poliestrowe).
- nazwa tkaniny
Komentarz: Tak, nazwa ta stosowana jest do tkanin wykonanych z jedwabiu, ale tylko naturalnego lub sztucznego.
146. Czym różni się fajans od porcelany?
- czystością składników
Komentarz: Tak, jest ona niższa niż w przypadku porcelany. Szczególnie dotyczy to zawartości cząstek organicznych oraz zanieczyszczenia tlenkami żelaza..
-właściwościami
Komentarz: Tak, fajans ma gorsze właściwości mechaniczne niż porcelana, co związane jest m.in. z jego porowatością.
147. Co to są materiały ceramiczne?
- spiek substancji nieorganicznych
Komentarz: Tak, są to złożone związki lub ich roztwory o wiązaniach jonowych lub atomowych cechujące się dużą odpornością chemiczną i termiczną. Zawierają pierwiastki metaliczne i niemetaliczne. Należą do nich m.in. porcelana, porcelit, fajans, cegła oraz materiały ceramiki narzędziowej. Wytwarza się je zazwyczaj wypalaniem, wytapianiem i metodami metalurgii proszków.
- szkło
Komentarz: Tak, do ceramiki zalicza się także szkła nieorganiczne.
- nieorganiczne materiały wiążące
Komentarz: Tak, do ceramiki zalicza się cement i gips.
-materiały ścierne
Komentarz: Tak, do ceramiki zalicza się takie materiały ścierne, jak korund i pumeks, ale nie diament i kwarc, które są minerałami.
148. Czy ta tkanina wykonana jest z bawełny?
- batyst
Komentarz: Tak, jest to cienka tkanina bawełniana.
- kreton
Komentarz: Tak, jest to tkanina bawełniana obiciowa i ubraniowa.
149. Czy ta tkanina wykonana jest z wełny?
- alpaka
Komentarz: Tak, jest to tkanina wykonana z wełny zwierząt z rodziny wielbłądowatych lub sierści kozy południowoamerykańskiej. Wełna ta ma cienkie włókna, bardzo miękkie i jedwabiste, a jednocześnie bardzo mocne. Tkaniny z domieszką alpaki przy dużej miękkości i przyjemnym dotyku są bardzo lekkie i trwałe.
- krepa
Komentarz: Tak, jest to tkanina wełniana o nieregularnej powierzchni.
150. Czy ta tkanina wykonana jest z jedwabiu?
- mora
Komentarz: Tak, jest to błyszcząca tkanina z różnobarwnymi refleksami wykonana z jedwabiu.
151. Czy ta tkanina wykonana jest z włókien syntetycznych?
- żorżeta
Komentarz: Tak, jest to błyszcząca tkanina o splocie ziarnistym. Może być wykonana z włókien jedwabnych, wełnianych lub syntetycznych.
152. Dlaczego kompozyty coraz częściej zastępują materiały jednorodne?
- dlatego, że mają lepsze właściwości użytkowe
Komentarz: Tak, ponieważ pozwalają w jednym materiale połączyć wiele zalet materiałów składowych, eliminując jednocześnie część z ich wad lub ograniczeń stosowania. Z powodu wielofazowej budowy charakteryzują się też mniejszym ryzykiem nieoczekiwanego uszkodzenia pod obciążeniem w stosunku do materiałów jednorodnych.
- dlatego, że są odporne na działanie środowiska
Komentarz: Tak, ale ta opinia nie zawsze musi być prawdziwa, ponieważ środo-wisko w sposób różny oddziałuje na poszczególne składniki kompozytu i może powodować degradację najmniej odpornego z nich. Z drugiej strony, w kompo-zytach często obserwuje się synergiczne oddziaływanie na siebie składników, co może zwiększyć jego odporność znacznie powyżej właściwości najsłabszego.
153. Dlaczego materiały drewnopochodne (sklejki, laminaty, płyty spilśnione) zastępują coraz częściej drewno lite?
- dlatego, że są wytrzymałe
Komentarz: Tak, bowiem podczas ich wytwarzania usuwa się uszkodzone fragmenty drewna i sęki oraz zafalowania warstw, co wyrównuje rozkład naprężeń pod warunkiem, że elementy drewniane kompozytu nie będą zbyt małe oraz że będą połączone klejem w sposób prawidłowy. Nie jest to jednak prawdą w przypadku płyt pilśniowych miękkich, które są mniej wytrzymałe niż drewno.
- dlatego, że są tańsze
Komentarz: Tak, jest to prawda. Drewna wysokojakościowego jest coraz mniej na rynku, a materiały drewnopochodne i kompozyty można wytwarzać z drewna niższych gatunków. Przez odpowiednią impregnację, a potem łączenie za pomocą niepalnych klejów można też istotnie podwyższyć temperaturę zapłonu oraz szybkość rozprze-strzeniania się ognia w stosunku do drewna litego.
-dlatego, że mało paczą się
Komentarz: Tak. Jest to prawda. Jeśli wyeliminowano fragmenty drewna o zafalo-wanych warstwach, a pocięte fragmenty tego drewna sklejono w sposób kompen-sujący ich tendencję do paczenia się w różnych kierunkach, to można otrzymać sklejkę, listwę czy też belkę, która praktycznie biorąc nie będzie paczyła się.
154. Dlaczego kompozyty metalowo-ceramiczne zastępują coraz częściej materiały metalowe?
- dlatego, że wytrzymują wyższe temperatury użytkowania
Komentarz: Tak, jest to prawda, gdyż ceramika stanowiąca konstrukcję nośną takiego kompozytu może być użytkowana w temperaturach znacznie wyższych niż większość metali. Zachowuje wtedy odporność na korozję i mniej traci na wytrzymałości. Dlatego, jeśli porowata lub włóknista ceramika będzie wypełniona metalem, to przewodność cieplna tego metalu zapewni znacznie bardziej równo-mierny rozkład naprężeń cieplnych i wynikającą z tego trwałość kompozytu, a także udarność wyrobów obciążonych szokami cieplnymi.
- dlatego, że są odporne na ścieranie
Komentarz: Tak, uzyskuje się to dzięki wysokiej odporności ceramiki na ścieranie i korozję..
155. Czy wymienione poniżej materiały polimerowe mogą pracować (być pod obciążeniem) w podobnym zakresie temperatur, jak metale?
- poliimidy
Komentarz: Tak. Jest to prawda. Poliimidy mogą pracować bardzo długo w tempe-raturze do 340oC, a przez 8 godzin do 450oC. Poliimidy zawierające małe kropelki teflonu używać można na panewki łożysk samosmarnych, np. w silnikach spalinowych. Nie są powszechnie używane z powodu znacznej ceny.
156. Co to jest mikrofaza (mikrowłókno)?
- cienkie włókno syntetyczne
Komentarz: Tak, robi się z niego rajstopy oraz przewiewne tkaniny na bieliznę
i płaszcze. Mikrofaza przypomina właściwościami jedwab naturalny lub wysoko-gatunkową bawełnę.
157. Dlaczego w odzieży z niektórych tkanin człowiek nie poci się intensywnie?
- dlatego, że są luźno tkane
Komentarz: Tak, ale takie tkaniny źle izolują człowieka od utraty ciepła, gdy wieje wiatr. Dlatego nie zawsze mogą być stosowane.
-dlatego, że są wykonane z tkaniny hydrofilnej
(o niskim napięciu powierzchniowym)
Komentarz: Tak, ponieważ taka tkanina (np. z bawełny lub lnu) będzie dobrze wchłaniała wilgoć i odprowadzała ją do zewnętrznej warstwy odzieży, skąd stopniowo odparuje.
-dlatego, że są wykonane z włókien o właściwościach kapilarnych
Komentarz: Tak, takie tkaniny (np. z lnu) powodują, że pot rozprowadzany jest po znacznej powierzchni tkaniny i odparowuje.
158. Dlaczego kompozyty z udziałem włókien węglowych lub kevlarowych są często stosowane w technice lotniczej?
-ponieważ charakteryzują się lepszym stosunkiem wytrzymałości
do gęstości materiału niż metale
Komentarz: Tak, różnica jest zasadnicza, często trzykrotna.
-ponieważ łatwo z nich wykonywać pojedyncze egzemplarze
konstrukcji
Komentarz: Tak, dlatego, że ręcznym laminowaniem można bez kosztownego osprzętu technologicznego wykonywać pojedyncze egzemplarze lub krótkie serie różnorodnych elementów konstrukcji.
159. Dlaczego laminaty z udziałem włókien węglowych lub kevlarowych rozdzielonych „plastrem miodu” są często stosowane w technice lotniczej?
- dlatego, że charakteryzują się lepszym stosunkiem wytrzymałości do gęstości niż kompozyty lite z udziałem włókien węglowych lub kevlarowych
Komentarz: Tak, dotyczy to szczególnie konstrukcji pracujących na zginanie i skręcanie, a jest to spowodowane oddaleniem od siebie dwóch warstw kompozytu przez lekką warstwę dystansową, co zwiększa sztywność.
-dlatego, że łatwo z nich wykonywać pojedyncze egzemplarze
konstrukcji
Komentarz: Tak, ręcznym laminowaniem bowiem można bez kosztownego osprzętu technologicznego wykonywać pojedyncze egzemplarze lub krótkie serie różnorodnych elementów konstrukcyjnych.
160. W jaki sposób można poprawić udarność materiałów?
-przez wprowadzenie do nich rozproszonej fazy bardziej
elastycznej
Komentarz: Tak, ponieważ wprowadzenie fazy rozproszonej bardziej elastycznej i/lub bardziej ciągliwej od modyfikowanego kruchego materiału powoduje rozpraszanie lokalnego naprężenia w strefie zagrożonej pęknięciem, co poprawia udarność. Przykładem są spieki węglików w postaci ziaren otoczone bardziej elastycznym
i ciągliwym metalem, np. kobaltem, co stosuje się do wytwarzania ostrzy tnących dla noży tokarskich, frezów i wierteł.
- przez wprowadzenie ciągłej fazy bardziej elastycznej
Komentarz: Tak, ponieważ faza ciągła, jeśli jest bardziej elastyczna i/lub bardziej ciągliwa od modyfikowanego materiału, to powoduje rozpraszanie lokalnego odkształcenia w strefie zagrożonej pęknięciem, co poprawia udarność bardziej niż to ma miejsce w przypadku stosowania podobnej fazy, ale rozproszonej. Przykładem są szyby pancerne, w których warstwy szkła sklejone są elastycznymi foliami np. z polialkoholu winylowego.
-przez zmniejszenie ziaren fazy krystalicznej
Komentarz: Tak, ponieważ na granicy faz następuje koncentracja naprężeń. Dlatego zarówno zmniejszenie wielkości tych ziaren, które powiększa powierzchnię styku, jak i zmniejszenie rozrzutu ich rozmiarów, które eliminuje występowanie największych ziaren, poprawiają udarność. Przykładem jest hartowanie stali.
- przez wprowadzenie włókien
Komentarz: Tak, ponieważ na granicy faz następuje koncentracja naprężeń zależna od ich modułu elastyczności i rozmiaru ziaren. Dlatego wprowadzenie włókien, które mają bardzo dużą powierzchnię styku z modyfikowanym materiałem lub zwiększenie powierzchni styku uzyskane, np. przez obróbkę plastyczną metali lub polimerów (walcowanie, wytłaczanie, kucie, wyciąganie itp.), które powoduje powstanie struktur włókno podobnych poprawiają udarność. Przykładem są kompozyty zawierające włókna lub igły monokryształów oraz stal damasceńska zawierająca bardzo rozpłaszczone ziarna stali.
161. W jaki sposób można poprawić właściwości drewna?
- przez wykonanie z niego prasowanego materiału warstwowego
Komentarz: Tak, produkt taki (zwany lignofolem) jest wykonany z cienkich warstw fornirów sklejonych klejem syntetycznym pod ciśnieniem do 30 MPa. Produkowany jest w postaci płyt o grubości do 200 mm. Ma ono większą wytrzymałość i twardość niż drewno lite lub sklejka. Stosowane jest do wyrobu części maszyn, w tym samolotów.
- przez wykonanie drewna prasowanego
Komentarz: Tak, produkt taki (zwany lignostonem) jest uzyskiwany przez sprasowanie litego drewna pod ciśnieniem do 30 MPa w temperaturze 70-160oC. Jest on nasycany żywicą fenolowo-formaldehydową lub melaminowo-formaldehydową. Produkowany jest w postaci płyt lub belek. Charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie i zginanie do 250 MPa tj., 2-3 krotnie wyższą niż drewno lite lub sklejka oraz większą twardością. Stosowany jest do wyrobu części maszyn.
- przez wykonanie sklejki
Komentarz: Tak, taki produkt drewnopochodny (zwany również dyktą) mający postać cienkich płyt jest wykonany przez sklejenie pod ciśnieniem, często
w podwyższonych temperaturach krzyżujących się pod kątem prostym cienkich warstw (fornirów) skrawanych obwodowo z drewna drzew iglastych lub liściastych. Produkowane są sklejki sucho-trwałe, półwodoodporne, wodoodporne i specjalne. Wykorzystuje się je w przemyśle lotniczym, szkutniczym i meblowym, gdyż nie paczą się i mają dobre właściwości wytrzymałościowe.
- przez wykonanie kompozytu z cząstkami drewna
Komentarz: Tak, produkt taki zwany płytą pilśniową jest wykonany ze sklejonych pod ciśnieniem: rozwłóknionej (spilśnionej) masy z drewna o niskiej jakości, mikro wiórów oraz MDF (Medium Density Fibreboard) i zawiera oleje schnące lub żywice syntetyczne. Rozróżnia się płyty miękkie nieprasowane oraz półtwarde, twarde i bardzo twarde. Są też płyty perforowane, nacinane i wytłaczane. Ich powierzchnia może być uszlachetniana. Stosuje się je do wytwarzania części mebli oraz w budownictwie jako materiały izolacyjne, gdyż nie paczą się, ale mają niskie właściwości wytrzymałościowe.
162. W jaki sposób można poprawić właściwości użytkowe tkanin odzieżowych?
- przez dodanie do nich elany
Komentarz: Tak, elana (Lawsan, Terylen i Dacron - cięte włókna poliestrowe) służy do wytwarzania tkanin o tej samej nazwie. Takie włókna są odporne chemicznie
i mechanicznie oraz na starzenie świetlne. Łatwo elektryzują się i w konsekwencji brudzą się. Stosowane są jako dodatek do wełny owczej, bawełny lub lnu zapobiegający mięciu się tkanin odzieżowych (elanowełna, elanobawełna lub elanolen) oraz do wiskozy.
- przez dodanie do nich torlenu
Komentarz: Tak, torlen (jedna z odmian ciągłych włókien poliestrowych) w mieszance z innymi włóknami służy do wytwarzania tkanin.
- przez dodanie anilany
Komentarz: Tak, anilana (nazwa handlowa polskich włókien akrylowych) służy do wytwarzania tkanin odpornych na gniecenie, działanie temperatur do 170oC oraz nieżółknących, a w przypadku włókien teksturowanych - także dzianin.
- przez dodanie do nich włókien poliuretanowych
Komentarz: Tak, włókna poliuretanowe charakteryzują się bardzo dużą elastycznością. Dlatego służą one do wytwarzania ściągaczy w wyrobach dzianych.
163. W jaki sposób można poprawić właściwości okładzin (klocków) hamulcowych?
- przez wprowadzenie do nich opiłków mosiężnych
Komentarz: Tak, rozprowadzają one ciepło generowane podczas hamowania na większą powierzchnię, a przez to obniżają lokalną temperaturę, co wydłuża trwałość okładzin.
- przez wprowadzenie do nich włókien mineralnych
Komentarz: Tak, wprowadzenie włókien bazaltowych podwyższa współczynnik tarcia, co poprawia efektywność hamowania pojazdu. Wprowadzenie włókien azbestowych jest jeszcze bardziej skuteczne, ale rozpylane przez pojazd rozdrobnione takie włókna są kancerogenne.
- przez wprowadzenie do nich napełniaczy mineralnych
Komentarz: Tak, taki modyfikator obniży ścieralność okładzin.
164. Co to jest montmorylonit?
-jedna z postaci glinokrzemianów tworząca słabo związane
ze sobą płytkowe kryształy
Komentarz: Tak, taką strukturę ma montmorylonit. Grubość jego płytek wynosi poniżej 1nm. Ich długość i szerokość mają rozmiary liczone w nanometrach. Powierzchnia właściwa montmorylonitu wynosi około 800 m2/g.
165. Jakie polimery pochłaniają wodę?
- polarne
Komentarz: Tak, gdyż są one hydrofilne. Przykładem jest poliamid (nylon, stilon).
- amorficzne
Komentarz: Tak, materiały amorficzne mają znacznie mniej upakowaną (zwartą) strukturę niż krystaliczne, co powoduje występowanie w nich pustych przestrzeni
o rozmiarach Angstremów (tzw. objętość swobodna). Ułatwia to wnikanie wody
w te przestrzenie, jeśli polimer jest polarny.
166. Co to jest gazar?
- metal wzmocniony bardzo małymi pęcherzykami gazu
Komentarz: Tak. Jest to kompozyt charakteryzujący się najwyższymi właściwościami mechanicznymi spośród znanych obecnie metalowych materiałów porowatych (pian metalowych). Nazwa pochodzi od słów „gaz” + „ar” (skrót od rosyjskiego „armirowat” - wzmacniać). Wytwarzany jest w procesie kierunkowej krystalizacji pod ciśnieniem metalu (zwykle aluminium lub miedzi), który w stanie stopionym był nasycony wodorem lub argonem.
- materiał na łożyska ślizgowe
Komentarz: Tak, gazary mogą być wypełnione (nasycone) różnorodnymi mediami (smar grafitowy, olej silnikowy, smar plastyczny czy smar teflonowy). Taki kompozyt ma dobre właściwości smarne.
- materiał na filtry
Komentarz: Tak, gazary można stosować na filtry metalowe, katalizatory reakcji chemicznych, atomizery gazów i cieczy oraz na części robocze mieszalników.
167. Co powoduje zmodyfikowanie grafitem stopów łożyskowych miedzi
i aluminium?
- podwyższenie ich odporności na zużycie
Komentarz: Tak, ponieważ właściwości smarne grafitu obniżają współczynnik tarcia metalu o metal, a to tarcie jest przyczyną zużycia ciernego. Dlatego wprowadzenie grafitu do stopów łożyskowych poprawia ich odporność na zużycie.
- polepsza tłumienie drgań
Komentarz: Tak, zwiększa on szerokość pętli histerezy kompozytu zmodyfikowanego przez dodanie grafitu, co jest miarą efektywności tłumienia przez niego drgań mechanicznych.
- obniża ryzyko zatarcia w przypadku pogorszenia smarowania
Komentarz: Tak, ponieważ grafit mający strukturę płytkową i niską wytrzymałość połączenia tych płytek (patrz ołówek) tworzy powłokę samosmarną na powierzchni metalu. Ta powłoka ma ograniczoną trwałość, ale chwilowo umożliwia pracę
w warunkach ograniczonego smarowania trących o siebie części maszyn.
168. Czym są tzw. powłoki oddychające wszywane w odzież?
- są to półprzepuszczalne membrany polimerowe
Komentarz: Tak, to są błony z porami o rozmiarach od 2 do 7 μm uzyskane
w procesie koagulacji, np. poliuretanu (Hydrotex, Aquatex, Bretex, Termoaktive, Osmosis, Dry Tex).
- są to membrany z hydrofilnego polimeru
Komentarz: Tak, to są błony z hydrofilnego polimeru z mikroporami o rozmiarach pozwalających na przenikanie pary wodnej, ale blokujących cząstki wody. „Oddychalność” membrany wzrasta lub maleje, w zależności od ilości mikro-porów na jednostkę powierzchni.
- są to membrany oddychające na zasadzie chemicznej
Komentarz: Tak, membrany typu Sympatex charakteryzują się właściwościami hydrofilnymi, będącymi efektem obecności dipoli, czyli cząstek o nierównomiernie rozmieszczonych ładunkach elektrycznych. Dlatego cząsteczki pary wodnej są przyciągane przez strefy hydrofilne membrany, a następnie wydalane na zewnątrz dzięki dyfuzji. Nieprzemakanie takiej membrany z mikroporami wynika z różnicy mobilności cząstek wody w postaci cieczy (mniejsza) i pary wodnej (większa), która współdecyduje o przenikaniu ich przez te pory.
169. Jakie materiały dobrze izolują termicznie?
- te, które mają minimalną gęstość
Komentarz: Tak, dlatego próżnia (gęstość praktycznie biorąc zerowa) jest najlepszym izolatorem, a gazy źle przewodzą ciepło. Wykorzystujemy to zjawisko wykonując termosy, gdzie między cienkimi ściankami (np. szklanymi czy nawet metalowymi) jest próżnia oraz napełniając argonem przestrzeń pomiędzy szybami zespolonymi montowanymi w oknach.
- te, które mają dużo zamkniętych porów
Komentarz: Tak, gdyż gaz zawarty w porach materiału hydrofobowego dobrze izoluje termicznie, a zamknięte pory nie chłoną wody (np. styropian, spieniony poliuretan czy spieniony polietylen). Inaczej jest w materiałach hydrofilnych (np. cegła budowlana), które chłoną wodę, jeśli w nich są nawet najmniejsze pory. Dlatego porowate materiały hydrofilne trzeba pokrywać powłoką hydrofobizującą lub pokrywać warstwą izolacyjną (porcelanę szkliwem, ścianę tynkiem itp.).
170. Jakie materiały mogą być przezroczyste?
- krystaliczne
Komentarz: Tak, jeśli faza ta jest przezroczysta, to idealny monokryształ jest też przezroczysty. Przykładem jest prawie bezdefektowy kryształ diamentu, który po oszlifowaniu zwany jest brylantem. Jednak nawet nieduże defekty kryształów lub nieduże stężenie fazy amorficznej, która występuje pomiędzy sąsiednimi kryształami powoduje jego zmętnienie.
- amorficzne
Komentarz: Tak, jeśli faza ta jest przezroczysta, to jeśli nie zawiera zanieczyszczeń i wtrąceń, w tym także fazy krystalicznej, to wykonany z niej wyrób jest też przezroczysty. Przykładem jest szkło sodowe i ołowiowe zwane kryształowym. Jednak nawet nieduże stężenie zanieczyszczeń spowoduje jego zmętnienie.
171. Dlaczego szyba pancerna jest odporna na uderzenie?
-bo wykonane jest z kilku warstw szkła połączonego elastycznym
klejem
Komentarz: Tak, bo pod wpływem uderzenia pęknięcie szyby zewnętrznej będzie rozprzestrzeniało się do granicy faz różniących się istotnie sztywnością (tj. do spoiny klejowej), a potem w płaszczyźnie tafli szkła. Na ten proces zużywa się spora część energii uderzenia. Pozostała część energii może spowodować przebicie elastycznej spoiny i wtedy zapoczątkuje pękanie kolejnej tafli, analogicznie jak to miało miejsce w przypadku pierwszej tafli. Dlatego po pokonaniu kolejnych spoin pozostaje coraz mniej energii zdolnej do dalszego przebijania szyby bądź zranienia osoby wewnątrz pomieszczenia. Szyba klasy P2 powinna wytrzymać 3 uderzenia stalowej kuli o masie 4,11 kg spadającej z wysokości 3 m, gdy szyba P3
z wysokości 6 m, a szyba P5 - 9 uderzeń kuli spadającej z wysokości 9 m.
172. Dlaczego w domach z wielkiej płyty zwykle dźwięki łatwo się rozprzestrzeniają?
- bo ściany i stropy połączone są bez dylatacji
Komentarz: Tak, bo drgania mechaniczne i dźwięki zmieniają kierunek swego rozprzestrzeniania na granicy faz różniących się znacznie właściwościami mecha-nicznymi, co powoduje ich tłumienie. Dlatego konieczne jest wstawiane dylatacji pomiędzy płyty podłogowe a płyty ścienne.
- bo ściany i stropy mają zbrojenia zespawane ze sobą
Komentarz: Tak, bo sztywne ich połączenie poprzez elementy zbrojenia, które dobrze przewodzą dźwięki powoduje rozprzestrzenianie dźwięków. Ten przypadek często występuje w starych domach wykonanych z wielkiej płyty.
- bo ściany i stropy wykonane są z betonu
Komentarz: Tak, bo stosunkowo wysoka częstotliwość drgań własnych takiej konstrukcji betonowej powoduje, że drgania o wysokiej częstotliwości łatwo się rozprzestrzeniają w niej.
-bo we wnętrzu ściany i stropów brak wkładek
z materiałów pochłaniających drgania
Komentarz: Tak, w wielu budynkach nie stosowano wypełnienia ścian i stropów keramzytem lub wełną mineralną, które dobrze izolują termicznie i tłumią drgania mechaniczne. Często też stosowanie takiej izolacji okazało się nieskuteczne, bo niestaranne wykonawstwo budynku powodowało powstanie wielu mostków przewodzących drgania pomiędzy jego elementami konstrukcyjnymi.
173. Jaki rodzaj kompozytu będzie najkorzystniejszy na skorupę szalupy ratunkowej?
- maty z włókna kevlarowego powiązane żywicami
Komentarz: Tak, bo włókna kevlarowe są znacznie bardziej ciągliwe od włókien szklanych czy węglowych, a mają wytrzymałość tylko trochę niższą od włókien węglowych. Dlatego umożliwiają one takie wykonanie szalupy, że bezawaryjnie wytrzymuje ona uderzenia o skały.
174. Kiedy operacje technologiczne poprawiają właściwości mechaniczne materiałów?
- gdy ujednorodnią i obniżą wymiary kryształów
Komentarz: Tak, obniża to koncentrację naprężeń na granicy faz, co zwiększa wytrzymałość. Taki efekt można uzyskać podczas rekrystalizacji to jest nagrzania powyżej temperatury topnienia kryształów, ich amorfizacji przez stopienie, a potem ochłodzenia, aby kryształy nie mogły nadmiernie urosnąć.
- gdy powodują powstawanie struktur płytkowych lub igłowych
Komentarz: Tak, taki proces powoduje uporządkowanie budowy materiału i częściowe usunięcie wtrąceń gazowych. Dlatego zwiększa się wytrzymałość. Efekt taki uzyskuje się podczas rozpłaszczania, a potem zdwajanie płaskownika przez wielokrotne (nawet do 10 000 razy) kucie (np. podczas wytwarzania stali damasceńskiej lub japońskiej na miecze), walcowanie i przeciąganie metali oraz polimerów.
- gdy podwyższają stopień krystaliczności
Komentarz: Tak, ale jeśli po zakończeniu procesu nie przekroczy się rozmiarów kryształów krytycznych ze względu na koncentrację naprężeń na granicy faz. Pewna ilość fazy bardziej elastycznej (a taką jest amorficzna) na granicy kryształów pozwala rozpraszać energię, co szczególnie ważne jest podczas obciążenia udarowego.
175.Kiedy operacje technologiczne pogarszają właściwości mechaniczne materiałów?
- gdy podwyższają rozmiary ziaren (kryształów)
Komentarz: Tak, podwyższa to koncentrację naprężeń na granicy faz, co obniża wytrzymałość. Taki niezamierzony efekt można uzyskać podczas odpuszczania metali, kiedy ogrzane powyżej temperatury krystalizacji części maszyn są wolno chłodzone, co zarówno powoduje korzystną relaksację naprężeń hartowniczych czy odlewniczych, ale jednocześnie może spowodować wzrost ziaren niekorzystny
z punktu widzenia wytrzymałości.
- gdy zwiększają chropowatość powierzchni
Komentarz: Tak, podwyższa to koncentrację naprężeń na granicy defektów powierzchni, co obniża wytrzymałość. Taki niezamierzony efekt powstaje np. w przypadku korozji metali i starzenia tworzyw sztucznych oraz podczas formowania w chropowatej formie.
- gdy obniżają stopień krystaliczności
Komentarz: Tak, prawie zawsze obniżenie krystaliczności pogorszy właściwości wytrzymałościowe. Wyjątkiem jest przypadek, gdy mamy stal przehartowaną, która jest bardzo krucha. Wtedy obniżenie jej krystaliczności może poprawić właściwości wytrzymałościowe, co uzyskuje się przez proces odpuszczania (nagrzewania powyżej temperatury krystalizacji i wolnego chłodzenia).
176. Jaki materiał w technice nazywamy plastrem miodu?
- płyta z sześciokątnymi otworami wykonana z folii aluminiowej
Komentarz: Tak, powstaje ona przez lokalne spojenie w określonych odstępach wielu taśm z folii aluminiowej, a następnie ich rozciągnięcie w kierunku prosto-padłym do ich powierzchni. Powstaje wtedy ażurowa, komórkowa płyta, którą po obydwu stronach okleja się albo blachą ze stopów aluminium, albo z kompozytów na bazie polimerów wzmocnionych włóknami węglowymi. Taka płyta jest niepalna, jeśli jest w całości z aluminium lub trudnopalna, oraz charakteryzuje się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi i znaczną sztywnością. Jest jednak droga.
- płyta z sześciokątnymi otworami wykonana z papieru
Komentarz: Tak, powstaje ona przez lokalne spojenie w określonych odstępach taśm z papieru przesyconego żywicą, a następnie ich rozciągnięcie w kierunku prostopadłym do ich powierzchni. Powoduje to powstanie komórkowej płyty, którą po obydwu stronach okleja się kompozytem na bazie polimerów wzmocnionych włóknami węglowymi. Ma bardzo dobry stosunek wytrzymałości na zginanie do gęstości oraz właściwości termoizolacyjne. Niestety, taki kompozyt jest palny.
177. Czy wymienione poniżej metody poprawiają izolację cieplną i sztywność płyty?
- jeśli wykonana jest ona z dwóch warstw kompozytu wzmocnionego włóknami i rozdzielonymi „plastrem miodu”
Komentarz: Tak, jest to skuteczny sposób na podwyższenie sztywności i izolacyjności termicznej płyty przy minimalnej masie. Wadą takiego rozwiązania jest wysoka cena „plastra miodu”. Dlatego ten sposób stosowany jest głównie w przemyśle lotniczym i kosmicznym.
- jeśli wykonana jest ona z dwóch warstw kompozytu wzmocnionego włóknami i rozdzielonymi spienionym polimerem
Komentarz: Tak, jest to skuteczny sposób na podwyższenie sztywności i izolacyjności termicznej płyty przy minimalnej masie, jednocześnie w przypadku pożaru zapewniając niepodtrzymywanie palenia warstwy izolacyjnej pod warunkiem, że polimer nie podtrzymuje palenia. Ten sposób stosowany jest w wielu gałęziach przemysłu, np. lotniczym i kosmicznym, a także przy produkcji lodówek.
- jeśli wykonana jest ona z dwóch warstw kompozytu wzmocnionego włóknami i rozdzielonymi warstwą drzewa balsa
Komentarz: Tak, jest to skuteczny sposób na podwyższenie sztywności i izolacyj-ności termicznej płyty przy minimalnej masie i niskim koszcie, ale w przypadku pożaru istnieje zagrożenie zapalenia warstwy izolacyjnej. Ten sposób stosowany jest czasami w przemyśle lotniczym i w budowie jachtów.
- jeśli wykonana jest ona z dwóch blach rozdzielonych spienionym polimerem
Komentarz: Tak, jest to skuteczny sposób na podwyższenie sztywności blach przy jednoczesnym zapewnieniu znacznej izolacyjności cieplnej. Taka warstwowa płyta (zwykle o grubości 5-10 cm) pokryta pofalowaną (np. trapezową) blachą stosowana jest m.in. do szybkiego budowania m.in. lekkich ścian i dachów hal fabrycznych. Podobne rozwiązanie stosowane też jest do produkcji lodówek domowych oraz chłodni magazynowych.
178. Co to są kompozyty umacniane dyspersyjnie?
- rodzaj nanokompozytu metalowego
Komentarz: Tak. W takich kompozytach cząstki fazy niemetalowej o wymiarach 10÷250 nm są rozproszone w metalu. Można je wytwarzać przez wdmuchiwanie wraz z argonem fazy dyspersyjnej do ciekłego metalu. Te małe cząstki blokują skuteczniej ruch dyslokacji niż duże, co znacznie umacnia materiał na zimno i na gorąco (w tym przypadku hamując rekrystalizację metalu i wzrost jego ziaren).
179. Jakie rodzaje włókien stosuje się w kompozytach?
- ceramiczne
Komentarz: Tak, włókna szklane i bazaltowe (mineralne) stosuje się w kompozytach polimerowych (np. w okładzinach ciernych zamiast azbestowych - zanikające zastosowanie z powodu ich kancerogenności) oraz z tlenków tytanu, aluminium i cyrkonu w kompozytach metalowych.
- z pierwiastków niemetalicznych
Komentarz: Tak, stosuje się włókna węglowe w kompozytach polimerowych na wyroby sportowe i dla techniki lotniczej oraz borowe i krzemowe w kompozytach metalowych dla techniki kosmicznej i lotniczej.
- metalowe
Komentarz: Tak, włókna stalowe (w postaci drucików lub linek stosuje się w oponach samochodowych), molibdenowe, wolframowe, berylowe i stopy tych metali. W kompozytach metalowych stosuje się też włókna ze związków międzymetalicznych, np. Al2Cu, Al3Ni, Ni3Nb.
- organiczne
Komentarz: Tak, w oponach osobowych i lotniczych stosuje się włókna kevlarowe oraz poliamidowe (nylonowe).
180. W jaki sposób można poprawić przewodność elektryczną polimerów?
- przez wprowadzenie do nich sadzy
Komentarz: Tak. Sadza (szczególnie acetylenowa) przewodzi prąd elektryczny. Dlatego jeśli podczas mieszania z polimerem nie będzie rozproszona nadmiernie, to jest będzie tworzyła ścieżki przewodzące prąd, to poprawi przewodność elektryczną kompozytu.
- przez wprowadzenie do nich włókien węglowych
Komentarz: Tak. Takie włókna, podobnie jak i nanorurki węglowe, przewodzą prąd elektryczny. Dlatego jeśli podczas mieszania z polimerem nie będą nadmiernie połamane, to jest będą tworzyły ścieżki przewodzące prąd, to poprawi się przewodność kompozytu.
- przez wprowadzenie do nich nanocząstek metali
Komentarz: Tak. Metale przewodzą prąd elektryczny. Dlatego, jeśli podczas mieszania z polimerem nie ulegną aglomeracji, a jeszcze lepiej, gdy tworzą ścieżki przewodzące prąd, to poprawi się znaczne przewodność elektryczna kompozytu.