SYNTEETTISET MATERIAALIT: KÄSITE, TYYPIT JA ESIMERKIT - TIEDE

Synteettiset materiaalit ovat sellaisia materiaaleja, jotka on valmistettu syntetisoidaan polymeerien tai pienten molekyylien kanssa. Näiden materiaalien valmistukseen käytettävät yhdisteet ovat peräisin öljykemikaaleista tai petrokemikaaleista.

Eri tyyppisten kuitujen valmistukseen käytetään erilaisia kemiallisia yhdisteitä. Suurin osa synteettisistä materiaaleista on valmistettu polymeereistä peräisin olevista kemikaaleista, joten ne ovat vahvempia ja kestävämpiä.

Synteettiset materiaalit muodostavat lähes puolet kaikista tekstiilitekniikan aloilla käytetyistä materiaaleista. Näiden materiaalien valmistukseen on olemassa erilaisia menetelmiä, mutta yleisimpiä ovat sulan sorvaus. Tässä prosessissa korkeita lämpötiloja käytetään muuttamaan ja muovaamaan kuitujen tai synteettisten materiaalien muotoa ja mittoja.

Nämä materiaalit ovat kovia ja tarjoavat usein kuluttajaystävällisiä ominaisuuksia. Jotkut yleisimmistä ominaisuuksista ovat vedenpitävät materiaalit, joustavat materiaalit ja tahrankestävät osat.

Tämä on mahdollista, koska luonnonkuidut ovat herkkiä alkuaineille ja pyrkivät hajoamaan ajan myötä; tämä tarkoittaa, että ne ovat biohajoavia. Luonnonkuiduilla on taipumus myös vaurioihin niitä syövistä tuholaisista, kuten puuvillaa, villaa ja silkkiä syöville koille.

Synteettiset kuidut ovat immuuneja näille tuholaisille, eikä aurinko, vesi tai öljy altista niitä vaurioille. Jotkut yleisimmistä synteettisistä materiaaleista ovat nylon, polyesteri, hiilikuitu, raioni ja elastaani tai lycra.

Viime aikoina uusien synteettisten materiaalien keksintö on ollut nousussa. Teknologian avulla tutkijat ovat löytäneet uusia synteettisiä tapoja linkittää pienet molekyylit suuriin polyesteriketjuihin, joilla on oikeat ominaisuudet tiettyyn käyttöön.

Esimerkki näistä on mattoissa käytetyt polypropeenikuidut tai muovipullojen valmistukseen käytetyt polyeteenilajit. He ovat myös onnistuneet kehittämään uskomattoman vahvoja aineita, kuten kevlaria.

Synteettisten materiaalien tyypit ja ominaisuudet

biomuovien

Muovit eivät hajoa, minkä vuoksi ne ovat suuri ympäristösaasteiden lähde. Lisäksi suurin osa muoveista on peräisin raakaöljystä, jota ei voida uusiutua.

Mutta tekniikka on mahdollistanut muuntaa uusiutuvat luonnonvarat muoveiksi ja synteettisiksi kumiksi. Nämä aineet ovat kestäviä, koska ne säästävät fossiilisia luonnonvaroja ja vaikka ne eivät ole vielä biohajoavia, se on tieteen edistysaskel.

Nylon

Se on synteettisten polymeerien perhe, ja se valmistettiin ensimmäisen kerran vuonna 1935; se oli ensimmäinen massatuotanto synteettikuitu. Tämä johtui tarpeesta korvata laskuvarjoissa oleva Aasian silkki ja hamppu toisen maailmansodan aikana. Tuolloin sitä käytettiin renkaiden, telttojen, ponchosten ja muiden sotilastarvikkeiden valmistukseen. Sitä käytettiin jopa paperin ansaitsemiseen Yhdysvalloissa.

Se on erittäin syttyvää, se palaa sulamisen sijaan. Se on melko joustava; se on erittäin vahva, kestää hyönteisiä, eläimiä, sieniä ja monia kemikaaleja.

Sillä on monia kaupallisia sovelluksia synteettisissä kuiduissa, kuten lattiapäällysteissä ja kumivahvikkeissa; Sitä käytetään myös autojen osien, etenkin moottoritilan, mallinnuksessa sekä sähkölaitteissa, hammasharjoissa, mattoissa, nylonissa ja vaatekankaissa.

Kiinteää nailonia käytetään myös hiusharjojen ja mekaanisten osien, kuten ruuvien ja hammaspyörien, valmistukseen. Nailonhartseja käytetään joissain ruokapakkauksissa; erityisesti niissä, jotka toimitetaan uunipusseissa sekä makkara- ja lihapakkauksissa.

Muoviyhdisteet

Tämä nimi on annettu muoville, joita on vahvistettu eri kuiduilla niiden elastisuuden ja lujuuden lisäämiseksi. Esimerkki on polymeerien ja hiilen seokset, jotka luovat kevyen materiaalin, jota käytetään kuljettamaan asioita kuluttaen polttoainetta tehokkaasti.

Näitä yhdisteitä käytetään yhä enemmän, erityisesti ilmailu- ja avaruusteollisuudessa. Airbus A360 -lentokoneet ja Boeing 787 ovat 50% muovista. Ainoa asia, joka estää sen käyttöä enemmän, etenkin ajoneuvojen valmistuksessa, on sen korkeat kustannukset.

Polyesteri

Tätä materiaalia käytetään laajalti tekstiiliteollisuudessa; useimmissa vaatteissa on jonkin verran polyesteriä. Jotkut lajikkeet ovat jopa biologisesti hajoavia, vaikka useimmat eivät ole.

Vaatteiden lisäksi kodin sisustamisessa ja liinavaatteissa käytetään monia polyesterikudottuja kankaita. Polyesteriä löytyy paitoista, housuista, takista, hattuista, lakanoista, peittoista, tyynyistä, täyteaineista, verhoilluista huonekaluista ja pyyhkeistä. Teollisuuden polyesteriä käytetään renkaiden, turvavöiden ja erittäin imukykyisten muovien lujittamiseen.

Tätä materiaalia käytetään myös mm. Pullojen, kanoottien, kaapeleiden ja hologrammien valmistukseen. Lisäksi sitä käytetään viimeistelynä puutuotteissa, kuten kitaroissa, pianoissa ja huvialusten sisustuksissa.

Polyesteri kestää hyvin tahroja; ainoat väriaineet, jotka voivat sitä värjätä, ovat ns. dispersiovärit. Monissa mahdollisuuksissa luodaan yhdistelmiä polyesterin ja luonnonkuitujen välillä erilaisten tulosten saamiseksi. Esimerkiksi polyesteri / puuvillaseos, polycotton, on vahva, ryppyjä kestävä, kutistumaton kangas.

Itsekorjautuva materiaali

Näillä uusilla kehitteillä olevilla materiaaleilla on kyky korjata vaurioita, joita muina aikoina voidaan pitää korjaamattomina. Ne löydettiin 2000-luvun alkupuolella.

Polymeerit eivät ole ainoita itseparantuvia materiaaleja, mutta ne ovat tehokkaimpia. Niissä on hyvin monimutkaisia rakenteita ja niitä on vaikea valmistaa, mutta korjattaessa ne ovat kestävämpiä kuin muut polymeerit. Niiden odotetaan kasvavan yhä enemmän pinnoitteissa, elektroniikassa ja kuljetuksissa.

Hiilikuitu

Se on vahva ja kevyt vahvistettu muovi, joka sisältää hiilikuitua. Hiilikuidun valmistus voi olla kallista, mutta sitä käytetään laajasti auto-, ilmailu-, maa- ja vesirakentamisessa, urheiluvälineissä ja muissa teknisissä sovelluksissa.

Se on jäykkä, mutta samalla muovattava ja kestää hyvin korkeita lämpötiloja.

kevlar

Kevlar on erittäin vahva muovi. Sillä on erittäin haluttuja ominaisuuksia, koska se on valmistettu kuiduista, jotka on puristettu voimakkaasti toisiaan vasten. Se on nailonin sukulainen, sitä pidetään superpolymeerinä ja se saatettiin markkinoille 70-luvulla.

Se on erittäin vahva materiaali, mutta suhteellisen kevyt. Se ei sula ja hajoaa vain yli 450 ° C lämpötilassa; kylmä ei myöskään vahingoita sitä, se voi säilyä lämpötiloissa -196 ° C. Se kestää eri kemikaalien hyökkäyksiä, ja kosteus ei vahingoita sitä.

Kevlar on erinomainen anti-ballistinen materiaali, koska luodin tai veitsen on vaikea kulkea kuitujen läpi. Se on vahvempi kuin teräs, kuten moderni panssari, mutta kevyempi ja joustavampi kuin teräs.

Muita Kevlarin käyttötarkoituksia ovat käyttö polkupyöränrenkaiden, purjeveneiden ja rumpupääjen valmistuksessa musiikillisille rumpuille.

Lycra

Lycra tai elastaani on kuitu, jonka tiedetään olevan poikkeuksellisen elastinen; se voi laajentua jopa viisinkertaiseksi kokoonsa nähden. Sen arvokkaimmat ominaisuudet ovat, että venytyksestä huolimatta se palaa alkuperäiseen kokoonsa ja että se kuivuu nopeammin kuin muut kankaat. Se on vahvempi ja kestävämpi kuin kumi, ja se keksittiin 1950-luvulla.

Joustavuutensa ja lujuutensa vuoksi sitä käytetään monissa vaatteissa, erityisesti urheilussa. Pyöräilyhousut, uimahousut, hiihtohousut, triathlonpuvut ja märkäpuvut ovat vain muutama yleisimmistä käyttökohteista. Muita käyttötarkoituksia ovat alusvaatteet, uimapuvut, käsineet ja likra.

Älykkäät reaktiiviset polymeerit

Synteettiset kumit ja geelit voivat säätää muotoaan vastauksena ulkoisiin ärsykkeisiin; tämä tarkoittaa, että ne reagoivat muutoksiin ympäristössä. Tämä ominaisuus on erittäin hyödyllinen, koska sen avulla voit suunnitella muita älykkäitä materiaaleja, kuten antureita ja hälytyksiä. Kun itsehoitotekniikka lisätään tähän yhtälöön, tuloksilla voi olla tärkeitä käyttötarkoituksia monilla aloilla.

Nämä materiaalit voivat olla herkkiä lämpötilan, kosteuden, pH: n, valon voimakkuuden sekä magneettisen ja elektronisen kentän muutoksille. Ne voivat muuttaa sen väriä, läpinäkyvyyttä tai jopa sen muotoa.

Niitä käytetään lääketieteellisessä tekniikassa, hydrogeeleissä ja biohajoavissa pakkauksissa.

Akryyli

Se kehitettiin 1940-luvulla. Se on vahva, kevyt ja lämmin, joten sitä käytetään yleisesti villapaitoissa, huonekalujen verhoiluna, mattoissa sekä kenkien ja käsineiden peittämisessä.

Se on niin pehmeä, että tuntuu villaltä kosketukselta; Oikean toimenpiteen suoritettuaan sitä voidaan jäljitellä muita kankaita, kuten puuvillaa. Sitä käytetään toisinaan korvaamaan kalliimpi kashmir.

Akryyli on erittäin kestävää ja vahvaa. Se hyväksyy värin erittäin hyvin, sillä ei ole pestäessä ongelmia ja se on yleensä allergiatestattu. Vaatteiden osalta sitä käytetään yleensä sukkien, huivien ja hattujen valmistuksessa. Lisäksi sitä käytetään langoissa neulomiseen, erityisesti virkkaamiseen.

Synteettinen kumi

Synteettisen kumin alkuperä juontaa juurensa yhdeksästoista luvun lopulla johtuen tarpeesta luoda luonnonkumista valmistettu variantti, joka pystyisi vastaamaan autoteollisuuden kysyntään.

Synteettinen kumi parantaa luonnollista kumia, koska sen koostumus mahdollistaa sen hallittavuuden ja kärsimään muodonmuutoksista menettämättä joustavuuttaan.

liimat

Liimat voivat olla eläin-, kasvi- tai synteettistä alkuperää. Jälkimmäinen perustuu petrolista johdettuihin polymeereihin, samoin kuin synteettisiin kumi- tai polyuretaaniliimoihin.

Liimat puolestaan voidaan luokitella koostumuksensa perusteella yhden- ja kaksikomponenttisiin liimoihin.

Polymeerisavi

Se suorittaa maa-savitoiminnot, vain se koostuu pääasiassa polyvinyylikloridista (PVC). Se on ollut markkinoilla lyhyen aikaa, mutta sen alhaiset kustannukset ja mahdollisuudet sallivat yhä laajemman käytön perinteiseen savean verrattuna.

Silikoni

Silikonin synteettinen koostumus toteutettiin vuonna 1938. Se on erittäin monipuolinen tuote päivittäiseen käyttöön teollisuudessa, kuten elektroniikka, rakentaminen, lääkkeet tai huonekalut. Sen suurin mahdollisuus on, että se voidaan kuumentaa korkeisiin lämpötiloihin muodonmuutoksia tai menettämättä ominaisuuksiaan.

kestomuovit

Termoplastiset muovit ovat yhdistelmä muoveja, jotka on johdettu raakaöljystä yhdessä hapen, vedyn ja hiilen kanssa. Sen pääkapasiteetti on, että ne voidaan sulattaa niin, että ne voivat myöhemmin saada haluamasi muodon.

Sitä käytetään autoteollisuudessa ajovalojen kehittämiseen, vedenpitäviin tuotteisiin, kuten suihkuverhoihin tai sadetakkiin, tai putkien valmistukseen.

Viitteet

Mitä on esimerkkejä synteettisistä materiaaleista? Kysymykset ja vastaukset. Palautettu viitteestä.com.
Viisi synteettistä materiaalia, joilla on voima muuttaa maailmaa (2015). Keskustelu. Palautettu osoitteesta theconversation.com.
Nailonit (polyamidi) (2017) Plastipedia. Palautettu bpf.com.uk.
Osa 8: Värjäys dispersiovärillä. (yhdeksäntoista kahdeksankymmentäyksi). AATC. Palautettu osoitteesta books.google.com.
Kodin mukavuudet: talon pitämisen taide ja tiede. (2005) Simon ja Schuster. Palautettu osoitteesta books.google.com.
(2016) Selitä nämä jutut. Palautettu osoitteesta aiškinthatstuff.com.
Älykkäät polymeerit bioerotukseen ja bioprosessointiin (2001) CRC. Palautettu osoitteesta books.google.com.
Kevlar®-tuotemerkki. Parempi, vahvempi ja turvallisempi. Palautettu dupont.com-sivustosta.
Valmistustekniikka: Materiaalit, prosessit ja laitteet (2011). Boca Raton, Florida. MEILLE. CRC. Palautettu osoitteesta books.google.com.

SYNTEETTISET MATERIAALIT: KÄSITE, TYYPIT JA ESIMERKIT - TIEDE - 2026