MATERIAŁY: CHARAKTERYSTYKA, KLASY, WŁASNOŚCI. Wykład 1

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "MATERIAŁY: CHARAKTERYSTYKA, KLASY, WŁASNOŚCI. Wykład 1"

Sabina Jastrzębska
7 lat temu
Przeglądów:

1 MATERIAŁY: CHARAKTERYSTYKA, KLASY, WŁASNOŚCI Wykład 1

2 Definicja materiału Materiał: tworzywo o określonej postaci, mogące podlegać obróbce w celu wykorzystania do produkcji różnych wyrobów (Leksykon Naukowo- Techniczny) Material(s): the substance or substances out of which a thing is or may be constructed (American Heritage Dictionary)

3 Definicja inżynierii Inżynieria: działalność polegająca na projektowaniu, konstrukcji, modyfikacji i utrzymaniu efektywnych kosztowo rozwiązań dla praktycznych problemów, z wykorzystaniem wiedzy naukowej oraz technicznej (Wikipedia). Engineering: the application of scientific principles to practical ends as the design, construction and operation of efficient and economical structures, equipment, and systems (American Heritage Dictionary).

4 Determinanty cech materiału Wytwarzanie i przetwarzanie Właściwości Zastosowanie Struktura

5 Struktura Metale i Metale i stopy stopy Polimery Ceramiki Ceramiki Kompozyty

6 Struktura Ciała krystaliczne Ciała bezpostaciowe Nanokryształy Proszki i nanoproszki Ciekłe kryształy Nieuporządkowane Kwazikryształy Szkła Monokryształy

8 W zależności od wielkości cząstek i stężenia w gazie gazowej wyróżnia się: dymy - cząstki poniżej 10-7 m, silnie rozproszone pyły - cząstki 10-7 m do 10-6 m, silnie rozproszone proszki - cząstki do rzędu 10-3 m (mm), stężone

9 Podstawowym parametrem geometrycznym określającym proszki jest wielkość i forma jego cząstek. Pojęcie cząstka nie jest jednoznaczne: proszek ma bowiem budowę niejednorodną, a cząstki tworzą często trudne do rozdzielenia większe elementy (agregaty, aglomeraty). Powszechnie stosuje się także starsze bardziej ogólne pojęcie ziarno proszku rozumiane jako najmniejszy lity element proszku możliwy do identyfikacji metodami mikroskopowymi lub mechanicznymi.

10 Proszki są populacjami złożonymi z wielkiej liczby elementów. Charakteryzują się one występowaniem rozkładu wielkości ziaren

11 Kształt cząstek kuliste płatkowe włókniste

12 Specyficzną formą budowy materiałów w skali makroskopowej są włókna Włókno - elementy o wydłużonych kształcie w których stosunek wymiaru podłużnego do poprzecznego (długość do średnicy) jest większy od 10. Włókna mogą być ciągłe lub nieciągłe (krótkie). Włókna węglowe

13 Niektóre cechy specyficzne dla materiałów w postaci włókien Elastyczność postaci i nieskończony wymiar - możliwość gięcia, nawijania na szpule, tkania Duże rozwinięcie powierzchni - właściwości sorpcyjne i katalityczne Zdyspergowany charakter i mały wymiar poprzeczny - właściwości izolacyjne, możliwość rozprowadzenia w ciągłym medium Mało zdefektowana budowa - podwyższone właściwości mechaniczne - zastosowanie do kompozytów

14 Włókna naturalne - wełna owcza

15 Wytwarzanie materiałów metalowych Odlewnictwo Metalurgia proszków Metody niekonwencjonalne

16 Metody niekonwencjonalne Rozdrabnianie detonacyjne Osadzanie z fazy gazowej Osadzanie z fazy ciekłej Pojęcie epitaksji

17 Wytwarzanie ceramik Spiekanie???

18 Wytwarzanie polimerów Polimery naturalne: izolowanie Polimery sztuczne: Polimeryzacja Polikondensacja Poliaddycja Tworzywo sztuczne Polimery konstrukcyjne i specjalne Kopolimer

19 Wytwarzanie materiałów kompozytowych

21 Właściwości: determinanty Makrostruktura materiału: Jednorodne i niejednorodne Niejednorodne: z wydzieleniami w różnej formie, niejednorodnie strukturalnie Cecha materiału: Fizyczne Chemiczne Mechaniczne Technologiczność materiału Lejność Adhezja warstwy Skrawalność Własności użytkowe Odporność na korozję w warunkach rzeczywistych Odporność na pękanie, pełzanie itp. Własności biologiczne

22 Główne klasy materiałów ze względu na zastosowanie Materiały konstrukcyjne i funkcjonalne Materiały konstrukcyjne: materiały stosowane do budowy elementów konstrukcji, których głównym zadaniem jest wytrzymywanie naprężeń mechanicznych Materiały funkcjonalne (LNT 1984):? Materiały specjalne (LNT 1984):?

23 Materiały funkcjonalne materiały zmieniające kształt i właściwości fizyczne pod działaniem pól zewnętrznych: piezoelektryki; materiały magnetostrykcyjne; materiały z pamięcią kształtu; materiały elektro- i magneto- reologiczne. WIKIPEDIA

24 Przez materiały funkcjonalne rozumie się tu materiały, których natura bezpośrednio warunkuje spełnianie właściwych im, szczególnych funkcji użytkowych (np. półprzewodnik w tranzystorze czy laserze, dielektryk w kondensatorze, dwustanowy magnetyk w pamięciach magnetycznych, piezoelektryk czy piezomagnetyk w filtrach, pewne stopy jako katalizatory itd.) Sieć Innowacji: Zaawansowane Materiały Funkcjonalne

25 Functional materials are distinctly different from structural materials, and their physical and chemical properties are sensitive to a change in the environment such as temperature, pressure, electric field, magnetic field, optical wavelength, adsorbed gas molecules and the ph value Functional and Smart Materials Structural Evolution and Structure Analysis; by Zhong Lin Wang and Z. C. Kang; Plenum Press; 1st edition, January 15, 1998

26 Definicja materiałów specjalnych/funkcjonalnych Materiały konstrukcyjne: materiały, dla których wytrzymałość mechaniczna jest najbardziej istotną cechą braną pod uwagę przy projektowaniu, wytwarzaniu, przetwarzaniu i użytkowaniu Materiały funkcjonalne/specjalne: materiały, dla których najważniejszą funkcją/właściwością jest inna funkcja/właściwość niż wytrzymałość mechaniczna

27 Cechy materiałów specjalnych I Własności fizyczne Własności chemiczne Własności biologiczne

28 Cechy materiałów specjalnych II Wielkość ziarna Stan skupienia (reologia) Struktura wewnętrzna

29 Zastosowanie materiałów specjalnych Medycyna Mikroelektronika Mechatronika

30 Klasy materiałów specjalnych I Własności fizyczne: nadprzewodniki, polimery przewodzące, piezoelektryki, materiały magnetostrykcyjne Własności chemiczne: katalizatory, adsorbenty Własności biologiczne: biosensory, materiały z pamięcią kształtu, nanorurki

31 Klasy materiałów specjalnych II Nanomateriały Kwazikryształy Materiały porowate

32 Główne kierunki i bariery rozwoju materiałów Co jest celem? Jak stawiać zadania? Czy warto? Jakie metody stosować?

33 Cele Czy na pewno są? 1. Poszukiwanie materiału dla określonego zastosowania 2. Poszukiwanie zastosowania dla określonego materiału

34 Zadania Poszukiwanie materiału: Projektowanie Wytwarzanie Przetwarzanie

35 Projektowanie

36 Wytwarzanie

37 Przetwarzanie

38 Poszukiwanie zastosowania?

39 Bariery Koszt??? Środowisko Brak technologii Bezpieczeństwo

Podobne dokumenty

30/01/2018. Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy. Nauka o Materiałach. Treść wykładu:

30/01/2018. Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy. Nauka o Materiałach. Treść wykładu: Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych Nauka o Materiałach Właściwości materiałów zależą także od formy występowania