Най-твърдата пластмаса в света. Японска компания създаде лека пластмаса, която има здравината на стомана. Какво е пластмаса

В съвременните автомобили делът на пластмасовите части непрекъснато нараства. Нараства и броят на ремонтите на пластмасови повърхности, като все по-често се сблъскваме с необходимостта да ги боядисаме.

В много отношения оцветяването на пластмасите се различава от оцветяването метални повърхности, което се дължи главно на свойствата на самите пластмаси: те са по-еластични и имат по-слаба адхезия към бояджийските материали. И тъй като гамата от полимерни материали, използвани в автомобилната индустрия, е много разнообразна, ако не бяха някои универсални ремонтни материали, способни да създадат висококачествени декоративни покрития върху много от техните видове, бояджиите вероятно ще трябва да получат специално образованиепо химия.

За щастие, всичко всъщност ще се окаже много по-просто и няма да се налага да се гмурнем стремглаво в изучаването на молекулярната химия на полимерите. Но все пак малко информация за видовете пластмаси и техните свойства, поне с цел разширяване на кръгозора, очевидно ще бъде полезна.

Днес ще разберете

Пластмаси за масите

През 20-ти век човечеството преживява синтетична революция, в живота му навлизат нови материали - пластмаси. Пластмасата може безопасно да се счита за едно от основните открития на човечеството; без нейното изобретение много други открития биха били получени много по-късно или изобщо не биха съществували.

Първата пластмаса е изобретена през 1855 г. от британския металург и изобретател Александър Паркс. Когато реши да намери евтин заместител на скъпия Слонова кост, от които по това време са правени билярдни топки, той едва ли е предполагал какво значение ще придобие по-късно полученият продукт.

Съставките на бъдещото откритие бяха нитроцелулоза, камфор и алкохол. Сместа от тези компоненти се нагрява до течно състояние и след това се излива във форма и се втвърдява при нормална температура. Така се ражда паркезинът – прародителят на съвременната пластмаса.

От естествени и химически модифицирани естествени материалиРазвитието на пластмасите стига до напълно синтетичните молекули малко по-късно - когато немският професор в университета във Фрайбург, Херман Щаудингер, открива макромолекулата - „тухлата“, от която са изградени всички синтетични (и естествени) органични материали. Това откритие носи на 72-годишния професор Нобелова награда през 1953 г.

Оттогава започна всичко... Почти всяка година имаше доклади от химически лаборатории за поредния синтетичен материал с нови, безпрецедентни свойства, а днес светът произвежда милиони тонове всякаква пластмаса, без която животът е годишен. модерен човекабсолютно немислимо.

Пластмасите се използват навсякъде, където е възможно: за осигуряване на комфортен живот на хората, селско стопанство, във всички сфери на индустрията. Автомобилната индустрия не е изключение, където пластмасата се използва все по-широко, измествайки неконтролируемо основния си конкурент - метала.

В сравнение с металите, пластмасите са много млади материали. Тяхната история не се връща дори 200 години назад, докато калайът, оловото и желязото са били познати на човечеството в древността - 3000-4000 г. пр.н.е. д. Но въпреки това, полимерни материалипо редица показатели те значително превъзхождат основния си технологичен конкурент.

Предимства на пластмасите

Предимствата на пластмасите пред металите са очевидни.

Първо, пластмасата е значително по-лека. Това ви позволява да намалите общото тегло на автомобила и въздушното съпротивление при шофиране и по този начин да намалите разхода на гориво и в резултат на това емисиите на отработени газове.

Общото намаление на теглото на автомобила със 100 кг поради използването на пластмасови части позволява спестяване на до един литър гориво на 100 км.

На второ място, използването на пластмаси дава почти неограничени възможностиза оформяне, което ви позволява да реализирате всякакви дизайнерски идеии да получите части от най-сложните и гениални форми.

Предимствата на пластмасите включват и тяхната висока устойчивост на корозия, устойчивост на атмосферни влияния, киселини, основи и други агресивни химически продукти, отлични електрически и топлоизолационни свойства, висок коефициент на намаляване на шума... Накратко, не е изненадващо защо полимерните материали са толкова широко използвани в автомобилната индустрия.

Имало ли е опити да се създаде изцяло пластмасов автомобил? Но, разбира се! Спомнете си само добре познатия Trabant, произведен в Германия преди повече от 40 години в завода в Цвикау - каросерията му беше направена изцяло от ламинирана пластмаса.

За да се получи тази пластмаса, 65 слоя много тънка памучна тъкан (пристигнала в завода от текстилни фабрики), редуващи се със слоеве смляна крезол-формалдехидна смола, бяха пресовани в много здрав материал с дебелина 4 mm при налягане от 40 atm. и температура 160 °C за 10 минути.

Досега телата на ГДР „Трабанти“, за които се пееха песни, разказваха легенди (но по-често се пишат вицове), лежат в много сметища в цялата страна. Лъжат... но не ръждясват!

Трабант. Най-популярната пластмасова кола в света

Шегата настрана, дори и сега има обещаващи разработки на изцяло пластмасови каросерии за серийни автомобили; много каросерии на спортни автомобили са направени изцяло от пластмаса. Традиционно металните части (капаци, калници) на много автомобили вече също се заменят с пластмасови, например в Citroën, Renault, Peugeot и др.

Но за разлика от панелите на тялото на популярния "Trabi", пластмасови части модерни автомобиливече не предизвикват иронична усмивка. Напротив, тяхната устойчивост на ударни натоварвания, способността на деформираните зони да се самовъзстановяват, най-високата антикорозионна устойчивост и ниското специфично тегло карат човек да изпитва дълбоко уважение към този материал.

Завършвайки разговора за предимствата на пластмасите, не може да не отбележим факта, че макар и с известни уговорки, повечето от тях все още са идеални за боядисване. Ако сивата полимерна маса не е имала такава възможност, едва ли щеше да придобие такава популярност.

Защо да боядисвате пластмаса?

Необходимостта от боядисване на пластмаси се дължи, от една страна, на естетически съображения, а от друга, на необходимостта от защита на пластмасите. Все пак нищо не е вечно. Въпреки че пластмасите не гният, по време на работа и излагане на атмосферни влияния, те все още са подложени на процеси на стареене и разрушаване. А нанесеният слой боя предпазва повърхността на пластмасата от различни агресивни влияния и следователно удължава експлоатационния й живот.

Ако в производствени условия боядисването на пластмасови повърхности е много просто - в този случай говорим за големи количестванови идентични части, изработени от една и съща пластмаса (и те имат свои собствени технологии), тогава бояджия в автосервиз се сблъсква с проблеми с разнородността на материалите на различните части.

Тук трябва да отговорите на въпроса: „Какво всъщност е пластмаса? От какво се прави, какви са неговите свойства и основни видове?

Какво е пластмаса?

В съответствие с вътрешния държавен стандарт:

Пластмасите са материали, чиято основна интегрална часткоито са високомолекулни органични съединения, които се образуват в резултат на синтез или трансформация на природни продукти. Когато се обработват при определени условия, те са склонни да проявяват пластичност и способност да бъдат формовани или
деформация.

Ако премахнете първата дума „пластмаса“ от такова трудно описание, дори за четене, а не само за разбиране, може би едва ли някой ще познае за какво говорим. Е, нека се опитаме да го разберем малко.

„Пластмасите“ или „пластмасовите маси“ се наричат ​​така, защото тези материали са способни да омекнат при нагряване, да станат пластични и след това под налягане да им се даде определена форма, която се запазва при по-нататъшно охлаждане и втвърдяване.

Основата на всяка пластмаса е (същото „органично съединение с високо молекулно тегло“ от определението по-горе).

Думата "полимер" идва от гръцки думи„poly“ („много“) и „meros“ („части“ или „връзки“). Това е вещество, чиито молекули се състоят от голямо числоидентични, взаимосвързани връзки. Тези връзки се наричат мономери("моно" - едно).

Така например изглежда мономерът на полипропилена, видът пластмаса, който се използва най-често в автомобилната индустрия:

Молекулните вериги на полимера се състоят от почти безброй такива части, свързани в едно цяло.

Вериги от полипропиленови молекули

Въз основа на техния произход всички полимери се делят на синтетиченИ естествено. Естествените полимери формират основата на всички животински и растителни организми. Те включват полизахариди (целулоза, нишесте), протеини, нуклеинови киселини, естествен каучук и други вещества.

Въпреки че се срещат модифицирани естествени полимери индустриално приложение, повечето пластмаси са синтетични.

Синтетичните полимери се получават чрез процес на химичен синтез от съответните мономери.

Петролът обикновено се използва като суровина, природен газили въглища. Като резултат химическа реакцияполимеризация (или поликондензация), много „малки“ мономери на изходния материал се свързват заедно, като мъниста на връв, в „огромни“ полимерни молекули, които след това се формоват, отливат, пресоват или въртят в крайния продукт.

Така например полипропиленовата пластмаса се получава от запалимия газ пропилен, от който се правят броните:

Вероятно се досещате откъде идват имената на пластмасите. Префиксът "поли-" ("много") се добавя към името на мономера: етилен → полиетилен, пропилен → полипропилен, винилхлорид → поливинилхлориди т.н.

Международните съкращения за пластмаси са съкращения на техните химически имена. Например поливинилхлоридът е обозначен като PVC(Поливинилхлорид), полиетилен - P.E.(полиетилен), полипропилен - ПП(Полипропилен).

В допълнение към полимера (наричан още свързващо вещество), пластмасите могат да съдържат различни пълнители, пластификатори, стабилизатори, багрила и други вещества, които осигуряват на пластмасата определени технологични и потребителски свойства, като течливост, пластичност, плътност, здравина, издръжливост и др.

Видове пластмаси

Пластмасите се класифицират по различни критерии: химичен състав, съдържание на мазнини, твърдост. Но основният критерий, който обяснява природата на полимера, е поведението на пластмасата при нагряване. На тази основа всички пластмаси се разделят на три основни групи:

• термопласти;
• дуропласти;
• еластомери.

Принадлежността към определена група се определя от формата, размера и местоположението на макромолекулите, както и от химичния състав.

Термопласти (термопластични полимери, пластомери)

Термопластите са пластмаси, които се топят при нагряване и се връщат в първоначалното си състояние при охлаждане.

Тези пластмаси са съставени от линейни или леко разклонени молекулни вериги. При ниски температури молекулите са плътно разположени една до друга и почти не се движат, така че при тези условия пластмасата е твърда и крехка. При леко повишаване на температурата молекулите започват да се движат, връзката между тях отслабва и пластмасата става пластична. Ако нагреете пластмасата още повече, междумолекулните връзки стават още по-слаби и молекулите започват да се плъзгат една спрямо друга - материалът преминава в еластично, вискозно състояние. Когато температурата спадне и се охлади, целият процес протича в обратна посока.

Ако се избегне прегряване, в който момент веригите от молекули се разпадат и материалът се разлага, процесът на нагряване и охлаждане може да се повтори толкова пъти, колкото желаете.

Тази характеристика на термопластмасите, които са многократно омекотени, позволява тези пластмаси да бъдат многократно обработвани в различни продукти. Тоест теоретично едно крилце може да се направи от няколко хиляди кофички кисело мляко. От гледна точка на защитата заобикаляща средатова е много важно, тъй като последващата обработка или изхвърляне е важно голям проблемполимери. Веднъж попаднали в почвата, пластмасовите продукти се разграждат в рамките на 100–400 години!

В допълнение, поради тези свойства, термопластите се поддават добре на заваряване и запояване. Пукнатини, прегъвания и деформации могат лесно да бъдат елиминирани с помощта на топлина.

Повечето полимери, използвани в автомобилната индустрия, са термопластични. Използват се за производството на различни части от интериора и екстериора на автомобила: панели, рамки, брони, радиаторни решетки, корпуси на фарове и външни огледала, капаци на джанти и др.

Термопластичните материали включват полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), съполимери на акрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS), полистирен (PS), поливинил ацетат (PVA), полиетилен (PE), полиметилметакрилат (плексиглас) (PMMA), полиамид ( PA), поликарбонат (PC), полиоксиметилен (POM) и др.

Термореактивни пластмаси (термореактивни пластмаси, дуропласти)

Ако за термопластите процесът на омекване и втвърдяване може да се повтори многократно, тогава термореактивните материали след едно нагряване (при формоване на продукта) стават неразтворими в твърдо състояние, а при претопляне вече не омекват. Настъпва необратимо втвърдяване.

В първоначалното състояние термореактивните имат линейна структура на макромолекули, но когато се нагряват по време на производството на формован продукт, макромолекулите са „омрежени“, създавайки мрежеста пространствена структура. Именно благодарение на тази структура от тясно свързани, „омрежени“ молекули, материалът се оказва твърд и нееластичен и губи способността си да преминава отново в състояние на вискозен поток.

Поради тази характеристика термореактивните пластмаси не могат да бъдат рециклирани. Също така не могат да се заваряват и формоват в нагрято състояние - при прегряване молекулните вериги се разпадат и материалът се разрушава.

Тези материали са доста устойчиви на топлина, така че се използват например за производството на части на картера в двигателното отделение. Големите външни части на каросерията (качулки, калници, капаци на багажника) се произвеждат от термореактивни подсилени (например стъклени влакна).

Групата на термореактивните материали включва материали на основата на фенолформалдехидни (PF), карбамидформалдехидни (UF), епоксидни (EP) и полиестерни смоли.

Еластомерите са пластмаси с високоеластични свойства. Когато са подложени на сила, те показват гъвкавост и след отстраняване на напрежението се връщат в първоначалната си форма. Еластомерите се различават от другите еластични пластмаси по способността си да поддържат своята еластичност в широк температурен диапазон. Например, силиконовата гума остава еластична в температурния диапазон от -60 до +250 °C.

Еластомерите, като термореактивните, се състоят от пространствено свързани макромолекули. Само, за разлика от термореактивните, макромолекулите на еластомерите са разположени по-широко. Именно това разположение определя техните еластични свойства.

Поради своята мрежеста структура еластомерите са нетопими и неразтворими, като реактивните пластмаси, но набъбват (реактивните пластове не набъбват).

Групата на еластомерите включва различни каучуци, полиуретан и силикони. В автомобилната индустрия те се използват предимно за производство на гуми, уплътнения, спойлери и др.

И трите вида пластмаси се използват в автомобилната индустрия. Произвеждат се и смеси от трите вида полимери - т. нар. "смеси", чиито свойства зависят от съотношението на сместа и вида на компонентите.

Определяне на вида пластмаса. Маркиране

Всеки ремонт на пластмасова част трябва да започне с идентифициране на вида пластмаса, от която е направена частта. Ако в миналото това не винаги беше лесно, сега е лесно да се „идентифицира“ пластмасата - всички части, като правило, са маркирани.

Производителите обикновено подпечатват обозначението на пластмасовия тип с вътречасти, било то броня или капак мобилен телефон. Типът пластмаса обикновено е ограден в характерни скоби и може да изглежда така: >PP/EPDM<, >PUR<, .

Тестова задача: Свалете капака на мобилния си телефон и вижте от какъв вид пластмаса е направен. Най-често това е >PC<.

Може да има много вариации на такива съкращения. Няма да можем да разгледаме всичко (и няма нужда), затова ще се съсредоточим върху няколко от най-разпространените видове пластмаси в автомобилната индустрия.

Примери за най-често срещаните видове пластмаси в автомобилната индустрия

Полипропилен - PP, модифициран полипропилен - PP/EPDM

Най-разпространеният вид пластмаса в автомобилната индустрия. В повечето случаи, когато ремонтираме повредени части или боядисваме нови части, ще трябва да се справим с различни модификации на полипропилен.

Полипропиленът има може би комбинация от всички предимства, които може да има пластмасата: ниска плътност (0,90 g/cm³ - най-ниската стойност за всички пластмаси), висока механична якост, химическа устойчивост (устойчив на разредени киселини и повечето основи, почистващи препарати, масла , разтворители), топлоустойчивост (започва да се размеква при 140°C, точка на топене 175°C). Почти не подлежи на корозионно напукване и има добра способност за възстановяване. В допълнение, полипропиленът е екологично чист материал.

Характеристиките на полипропилена дават основание да се счита за идеален материал за автомобилната индустрия. За своите ценни свойства той дори получи титлата „крал на пластмасата“.

Почти всички брони са изработени от полипропилен, този материал се използва и при производството на спойлери, интериорни части, арматурни табла, разширителни резервоари, радиаторни решетки, въздуховоди, корпуси и капаци на акумулатори и др. В ежедневието дори куфарите са изработени от полипропилен.

При отливането на повечето от горните части не се използва чист полипропилен, а неговите различни модификации.

„Чистият“ немодифициран полипропилен е много чувствителен към ултравиолетово лъчение и кислород, бързо губи свойствата си и става крехък по време на работа. По същата причина бояджийските покрития, нанесени върху него, не могат да имат трайна адхезия.

Добавките, въведени в полипропилена - често под формата на каучук и талк - значително подобряват свойствата му и правят възможно оцветяването му.

Само модифициран полипропилен може да бъде боядисан. Върху „чист“ полипропилен адхезията ще бъде много слаба! Изработен от чист полипропилен >PP< изготавливают бачки омывателей, расширительные емкости, одноразовую посуду, стаканчики и т.д.

Всички модификации на полипропилен, независимо колко дълго е съкращението на неговата маркировка, се обозначават с първите две букви като >PP...<. Наиболее распространенный продукт этих модификаций — >PP/EPDM< (сополимер полипропилена и этиленпропиленового каучука).

ABS (съполимер на акрилонитрил-бутадиен-стирен)

ABS е еластична, но същевременно удароустойчива пластмаса. Каучуковият компонент (бутадиен) е отговорен за еластичността, а акрилонитрилът е отговорен за здравината. Тази пластмаса е чувствителна към ултравиолетовото лъчение - под негово въздействие пластмасата бързо старее. Следователно ABS продуктите не могат да бъдат изложени на светлина за дълго време и трябва да бъдат боядисани.

Най-често се използва за производство на корпуси на лампи и външни огледала, радиаторни решетки, лайстни на таблото, лайстни на врати, капачки на джанти, задни спойлери и др.

Поликарбонат - PC

Един от най-устойчивите на удар термопласти. За да разберете колко издръжлив е поликарбонатът, достатъчно е да знаете, че този материал се използва при производството на бронирани банкови гишета.

В допълнение към здравината, поликарбонатите се характеризират с лекота, устойчивост на светлинно стареене и температурни промени и пожаробезопасност (той е слабо запалим, самозагасящ се материал).

За съжаление, поликарбонатите са доста чувствителни към разтворители и са склонни към напукване при вътрешно напрежение.

Неподходящите агресивни разтворители могат сериозно да влошат якостните характеристики на пластмасата, така че когато боядисвате части, където здравината е от първостепенно значение (например поликарбонатна мотоциклетна каска), трябва да бъдете особено внимателни и стриктно да следвате препоръките на производителя, а понякога дори да откажете боя на принципа. Но спойлери, радиаторни решетки и панели на бронята, изработени от поликарбонат, могат да бъдат боядисани без проблеми.

Полиамиди - PA

Полиамидите са твърди, издръжливи и в същото време еластични материали. Полиамидните части издържат натоварвания, близки до допустимите за цветни метали и сплави. Полиамидът е силно устойчив на износване и химическа устойчивост. Той е почти непроницаем за повечето органични разтворители.

Най-често полиамидите се използват за производството на подвижни капачки за автомобили, различни втулки и втулки, тръбни скоби, езици и ключалки за врати.

Полиуретан - PU, PUR

Преди широкото въвеждане на полипропилена в производството, полиуретанът беше най-популярният материал за производството на различни еластични автомобилни части: волани, калници, капаци на педали, меки дръжки на вратите, спойлери и др.

Много хора свързват този вид пластмаса с марката Mercedes. Доскоро броните, облицовките на страничните врати и праговете на почти всички модели бяха направени от полиуретан.

Производството на части от този вид пластмаса изисква по-малко сложно оборудване, отколкото за полипропилен. В момента много частни компании, както в чужбина, така и в страните от бившия Съветски съюз, предпочитат да работят с този вид пластмаса, за да произвеждат всички видове части за тунинг на автомобили.

Фибростъкло - SMC, BMC, UP-GF

Фибростъклото е един от най-важните представители на така наречените „подсилени пластмаси“. Изработват се на базата на епоксидни или полиестерни смоли (това са термореактивни) с фибростъкло като пълнител.

Високите физични и механични свойства, както и устойчивостта на различни агресивни среди, определят широкото използване на тези материали в много области на индустрията. Добре познат продукт, използван в производството на каросерии за американски миниванове.

При производството на продукти от фибростъкло е възможно да се използва сандвич технология, когато частите се състоят от няколко слоя от различни материали, всеки от които отговаря на определени изисквания (якост, химическа устойчивост, устойчивост на абразия).

Легендата за непознатата пластмаса

Тук държим в ръцете си пластмасова част, която няма никакви идентификационни знаци или маркировки върху нея. Но ние отчаяно трябва да разберем химичния му състав или поне вида му – дали е термопластичен или реактивен.

Защото, ако говорим например за заваряване, тогава е възможно само с термопластмаси (залепващи състави се използват за ремонт на термореактивни пластмаси). Освен това могат да се заваряват само материали със същото име, различни просто не взаимодействат. В тази връзка става необходимо да се идентифицира пластмасата „без име“, за да се избере правилно същата добавка за заваряване.

Идентифицирането на типа пластмаса не е лесна задача. Пластмасите се анализират в лаборатории за различни показатели: спектрограма на горене, реакция към различни реагенти, миризма, точка на топене и др.

Има обаче няколко прости теста, които ви позволяват да определите приблизителния химически състав на пластмасата и да я класифицирате като една или друга група полимери. Един от тях е анализ на поведението на пластмасова проба в открит източник на огън.

За теста ще ни трябва проветриво помещение и запалка (или кибрит), с която трябва внимателно да запалим парче от тестовия материал. Ако материалът се стопи, тогава имаме работа с термопласт; ако не се стопи, имаме термореактивна пластмаса.

Сега премахваме пламъка. Ако пластмасата продължи да гори, това може да е ABS пластмаса, полиетилен, полипропилен, полистирен, плексиглас или полиуретан. Ако изгасне, най-вероятно е поливинилхлорид, поликарбонат или полиамид.

След това анализираме цвета на пламъка и миризмата, получена по време на горенето. Например полипропиленът гори с ярък синкав пламък, а димът му има остра и сладникава миризма, подобна на миризмата на восък или изгоряла гума. Полиетиленът гори със слаб синкав пламък, а когато пламъкът угасне, можете да усетите миризмата на горяща свещ. Полистиролът гори ярко и в същото време пуши силно и мирише доста приятно - има сладникава миризма на цветя. Поливинилхлоридът, напротив, мирише неприятно - като хлор или солна киселина, а полиамидът - като изгоряла вълна.

Външният му вид може да каже нещо за вида на пластмасата. Например, ако има очевидни следи от заваряване върху част, тогава тя вероятно е направена от термопластмаса и ако има следи от неравности, отстранени чрез шлайфане, тогава това е термореактивна пластмаса.

Можете също да направите тест за твърдост: опитайте да отрежете малко парче пластмаса с нож или острие. От термопласт (той е по-мек), чиповете ще бъдат отстранени, но термореактивната пластмаса ще се разпадне.

Или друг начин: потапяне на пластмасата във вода. Този метод прави много лесно идентифицирането на пластмаси, които са част от групата на полиолефините (полиетилен, полипропилен и др.). Тези пластмаси ще плуват на повърхността на водата, защото тяхната плътност почти винаги е по-малка от единица. Други полимери имат плътност по-голяма от единица, така че ще потънат.

Тези и други признаци, чрез които може да се определи вида на пластмасата, са представени по-долу под формата на таблица.

P.S.Ще обърнем внимание на подготовката и боядисването на пластмасови части.

Бонуси

Версиите в пълен размер на изображенията ще се отворят в нов прозорец, когато щракнете върху изображението!

Декодиране на обозначението на пластмаси

Обозначения на най-разпространените пластмаси

Класификация на пластмасите в зависимост от твърдостта

Основни модификации на полипропилена и техните области на приложение в автомобилите

Методи за определяне вида на пластмасата

Инженери по целия свят в момента търсят начини да направят нашия транспорт по-ефективен от гориво. Това може да се постигне по много различни начини, включително разработването на по-ефективни двигатели. Въпреки това, теглото, което тези двигатели трябва да преместят, също играе важна роля. Колкото по-лек е автомобилът, толкова по-малко гориво е необходимо за придвижването му. Ето защо Sekisui Chemical концентрира усилията си и създаде нова смола, която има здравината на стомана, но е много по-лека.

Тази смола се състои от три слоя: В нея полиолефиновата пяна е затворена между термопластични листове, в структурата на които са интегрирани графеноподобни въглеродни компоненти. Взети заедно, това води до невероятно здрава и твърда пластмаса, която е лесна за термична обработка, но запазва специфичните си свойства.

Sekisui Chemical казва, че пластмасата, която може да бъде щампована в листове с дебелина до 10 милиметра, в момента се предлага в две форми. Единият от тях е с повишена твърдост и тегло 3500 g/m2. Вторият има намалено тегло поради по-ниска твърдост и тежи само 2200 g/m2. За сравнение, стоманен лист с подобна твърдост тежи 10100 g/m2.

Комбинацията от леко тегло, термопластичност и огромна здравина прави новата пластмаса идеален материал за автомобили, влакове, кораби и дори самолети и Sekisui Chemical възнамерява да се съсредоточи върху тези пазари. Компанията също има планове да тества нова пластмаса в строителството. И, разбира се, не трябва да забравяме, че пластмасата има още едно огромно предимство пред стоманата - тя е напълно некорозионна и не изисква внимателна защитна обработка. Това позволява значителни икономии не само от производството и теглото, но и от поддръжката му.

Първите промишлени проби от новия материал ще станат достъпни това лято. Ако пластмасата наистина се окаже толкова добра, колкото се казва в докладите, тя може да революционизира няколко индустрии наведнъж.

Устойчивите материали имат широка гама от приложения. Има не само най-твърдия метал, но и най-твърдото и издръжливо дърво, както и най-издръжливите изкуствено създадени материали.

Къде се използват най-издръжливите материали?

Якостта на опън на това електропроводимо влакно е три пъти по-висока от тази на мрежата на кълбовиден паяк. Полученият материал се използва за направата на свръхлеки бронежилетки и спортно оборудване. Името на друг издръжлив материал е ONNEX, създаден по поръчка на Министерството на отбраната на САЩ. В допълнение към използването му в производството на бронежилетки, новият материал може да се използва и в системи за управление на полета, сензори и двигатели.

Има технология, разработена от учени, благодарение на която чрез трансформация на аерогелове се получават здрави, твърди, прозрачни и леки материали. Въз основа на тях е възможно да се произвеждат леки бронежилетки, броня за танкове и издръжливи строителни материали.

Учени от Новосибирск са изобретили плазмен реактор на нов принцип, благодарение на който е възможно да се произвежда нанотубулен, свръхздрав изкуствен материал. Този материал е открит преди двадесет години. Това е маса с еластична консистенция. Състои се от плексуси, които не се виждат с просто око. Дебелината на стените на тези плексуси е един атом.

Фактът, че атомите изглежда са вложени един в друг според принципа на „руската кукла“, прави нанотубулена най-издръжливия материал от всички известни. Когато този материал се добави към бетон, метал и пластмаса, тяхната здравина и електрическа проводимост значително се подобряват. Нанотубуленът ще помогне да се направят колите и самолетите по-издръжливи. Ако новият материал влезе в широко производство, тогава пътищата, къщите и оборудването могат да станат много издръжливи. Ще бъде много трудно да ги унищожите. Нанотубуленът все още не е въведен в широко производство поради много високата му цена. Новосибирските учени обаче успяха значително да намалят цената на този материал. Сега нанотубуленът може да се произвежда не в килограми, а в тонове.

Най-твърдият метал

Този метал се използва в промишлеността, топене на хромирана стомана, нихром и др. Използва се за антикорозионни и декоративни покрития. Каменните метеорити, падащи на Земята, са много богати на хром.

Най-издръжливото дърво

Дървото е един път и половина по-здраво от чугуна, а якостта му на огъване е приблизително равна на тази на желязото. Поради тези свойства желязната бреза понякога може да замени метала, тъй като това дърво не е подложено на корозия и гниене. Корпусът на кораб, изработен от желязна бреза, дори не се нуждае от боядисване, корабът няма да бъде унищожен от корозия и също така не се страхува от киселини.

Брезата на Шмид не може да бъде пробита от куршум, не можете да я отсечете с брадва. От всички брези на нашата планета желязната бреза е най-дълголетната - тя живее четиристотин години. Местообитанието му е природният резерват Кедровая пад. Това е рядък защитен вид, включен в Червената книга. Ако не беше такава рядкост, ултраздравата дървесина на това дърво можеше да се използва навсякъде.

Но най-високите дървета в света, секвоите, не са много издръжлив материал.

Най-здравият материал във Вселената

Графенът скоро ще напусне научните лаборатории. Всички учени в света днес говорят за неговите уникални свойства. Така че няколко грама материал ще бъдат достатъчни, за да покрият цял ​​футболен терен. Графенът е много гъвкав и може да се сгъва, огъва или навива.

Възможните области на неговото използване са слънчеви панели, мобилни телефони, сензорни екрани, супер бързи компютърни чипове.
Абонирайте се за нашия канал в Yandex.Zen

приложение

За супер тънки джаджи

От откриването на графена беше общоприето, че той ще се промени електронна технологияблизко бъдеще. Това беше потвърдено от огромния брой патентни заявки за правото на използване, подадени от технологични компании. Въпреки това през 2012 г. подобен, но по-обещаващ материал, силицен, беше синтезиран в Германия. Графенът е слой с дебелина колкото въглероден атом. Силиценът е същият слой от силициеви атоми. Те имат много подобни свойства. Silicene също има отлична проводимост, което гарантира повишена производителност при по-ниски топлинни вложения. въпреки това
силиценът има редица неоспорими предимства. Първо, той превъзхожда графена по структурна гъвкавост; неговите атоми могат да излизат извън равнината, което увеличава обхвата на неговите приложения. Второ, той е напълно съвместим със съществуващата електроника, базирана на силиций. Това означава, че ще изисква много по-малко време и пари за изпълнение.

Лидерът в производството на строителни, довършителни и опаковъчни материали от гъби е младата компания Ecovative, чиито основатели основават Златна минав мицела - вегетативното тяло на гъбата. Оказа се, че има отлични циментиращи свойства. Момчетата от Ecovative го смесват с царевични и овесени люспи, оформят сместа в желаната форма и я оставят на тъмно за няколко дни. През това време хранителният орган на гъбичките обработва храната и свързва сместа в хомогенна маса, която след това се изпича във фурна за здравина. В резултат на тези прости манипулации се получава лек, издръжлив, устойчив на огън и влага екологичен материал, който прилича на пенопласт. Въз основа на тази технология Ecovative в момента разработва материал за брони, врати и табла за управлениеавтомобили Форд. Освен това имат установено производство малки къщи Mushroom Tiny House, създадена изцяло от мицел.

Материали за гъби

приложение

За зелено строителство
и производство на мебели

Аерогел

приложение

За топлоизолация

Конвенционалният гел се състои от течност, която е свързана с триизмерна полимерна рамка механични свойства твърди вещества: липса на течливост, способност за запазване на формата, пластичност и еластичност. В аерогел течността се заменя с газ, след като материалът е изсъхнал до критична температура. Резултатът е вещество с удивителни свойства: рекордно ниска плътност и топлопроводимост. По този начин базираният на графен аерогел е най-много лек материалв света. Въпреки факта, че 98,2% от обема му е въздух, материалът има огромна здравина и може да издържи натоварване от 2000 пъти собственото си тегло. Аерогелът е може би най-добрият термоизолатор днес, използван както в скафандри на НАСА, така и в якета за алпинисти с дебелина само 4 мм. Друго невероятно свойство е способността да абсорбира вещества 900 пъти повече от собственото си тегло. Само 3,5 кг аерогел може да абсорбира един тон разлято масло. Благодарение на своята еластичност и термоустойчивост, попилата течност може да се изстиска като от гъба, а остатъкът просто се изгаря или отстранява чрез изпаряване.

Ферофлуидът е течен материал, способен да променя формата си под влияние магнитно поле. Дължи това свойство на факта, че съдържа микрочастици от магнетит или други минерали, съдържащи желязо. Когато им се донесе магнит, те биват привлечени от него и изтласкват молекулите на течността заедно с тях. Ferrofluid е може би най-достъпният от всички представени материали: можете да го купите онлайн или дори да го направите сами. Ферофлуидите превъзхождат по топлинен капацитет и топлопроводимост всички смазочни и охлаждащи материали. Сега те се използват като течни уплътнители около въртящите се оси на твърдите дискове и като работна течност в буталата на хидравличното окачване. В близко бъдеще НАСА планира да ги използва в огледала на телескопи, за да могат да се адаптират към атмосферната турбуленция. Плюс това, магнитните течности трябва да са полезни при лечението на рак. Те могат да се смесват с противоракови лекарства и с помощта на магнит прецизно да се инжектира лекарството в засегнатата област, без да се нараняват околните клетки.

Течен метал

приложение

За лечение на рак

Самовъзстановяващи се материали

приложение

За дълъг живот на нещата

Изобретяват се самовъзстановяващи се материали различни области: строителство, медицина, електроника. Сред най-интересните разработки е компютър, защитен от физически повреди. Инженерът Нанси Сотос излезе с идеята да снабди жици с микроскопични капсули, съдържащи течен метал. При спукване капсулата се счупва и запълва пукнатината за секунди. Микробиологът Ханк Джонкърс използва подобен метод за удължаване на живота на пътища и сгради чрез смесване на бактериални спори и хранителни веществаза тях. Щом се появи пукнатина в цимента и влезе вода, бактериите се събуждат от съня си и започват да преработват храната в траен калциев карбонат, който запълва пукнатините. Нововъведението засегна и текстилната индустрия. Американският учен Марек Ърбан създаде издръжлив материал, който може независимо да поправи получените щети. За да направите това, е необходимо да насочите концентриран ултравиолетов лъч върху тъканта.

В близко бъдеще материята ще може да променя своята форма, плътност, структура и други физични свойствапо програмируем начин. Това изисква създаването на материал, който има способността да обработва информация. На практика това ще изглежда така: масата на IKEA ще се сглоби сама, веднага щом бъде извадена от кутията, а вилицата лесно ще се превърне в лъжица, ако е необходимо. Масачузетският технологичен институт вече създава обекти, които могат да променят формата си. За тази цел ултратънки електронни табласе комбинират със сплави с памет на формата - метали, които променят конфигурацията си под въздействието на топлина или магнитно поле. Дъските отделят топлина в определени точки, в резултат на което обектът се сглобява в структурата, замислена от учените. Да, от апартамент метални листовеуспя да сглоби робот за насекоми. Важна област на програмируемата материя е claytronics, която разработва нанороботи, които могат да влизат в контакт един с друг и да създават 3-D обекти, с които потребителят може да взаимодейства. Claytronics ще може да предложи реалистично усещане за свързаност на големи разстояния, наречено „залагане“. Благодарение на него ще можете да чуете, видите и докоснете нещо, което се намира на другия край на света.

Клейтроника

приложение

Да произвежда неща, които могат
промяна на формата при поискване

Бактериална целулоза

приложение

За устойчиво производство на облекло

28.03.2018

Концепцията за пластична якост от гледна точка на лаик и инженер е много различна. Ако говорим за битова издръжливост, имаме предвид просто разбиране, базирано на принципа „чупи се или не се чупи“. Една и съща характеристика за производство, конструкция, дизайн има много аспекти, при изследването на които се оказва, че всички материали имат редица характеристики, по които може да се определи тяхното предназначение и възможност за използване за определени цели.

За съжаление е невъзможно да се посочи най-издръжливият полимер по обективни причини. Това се обяснява с факта, че физическите и якостните характеристики се класифицират според широк набор от характеристики, чиято съвкупност определя понятието сила. Това зависи от свойствата на самата пластмаса, нейната структура и реакция на промяна външни условия. Например, той се счита за "здрав" за създаване на бетонни монолити, но проявява изключително слаба устойчивост на огъване и счупване. За неспециалист подобни противоречия могат да бъдат открити в свойствата на всеки полимер и материала на основата му - пластмаса.

Характеристики на якост, твърдост, еластичност на пластмасата

В концепцията за сила (естеството на реакцията към физически упражнения) обичайно е да се включват резултатите от тестване на материал според няколко критерия. В зависимост от това колко сила е приложена към пробата, можете да разберете характеристиките на полимера и способността му да устои на определено натоварване на профила:

якост на натиск - запазване на физическата структура и формата на образеца при компресиране;

якостта на опън характеризира способността на пробата да устои на силата на опън;

якост на деформация - критерий, показващ способността да издържа на деформация и да се върне към начална позиция;

пластична граница - минималната сила, при която материалът ще "тече", разтяга, без да се връща в първоначалната си форма;

якост на удар - способността да се абсорбира енергията на удара, без да се разрушава конструкцията;

твърдостта е реципрочната на пластичността, границата на запазване на формата под сила.

В зависимост от това какъв вид натоварване ще понесе продуктът по време на производство, обработка и експлоатация, се избира материал с определени свойства. Следователно е безполезно да се говори за най-издръжливия полимер. ? - това е въпрос, който изисква комплексен отговор, разглеждане на набор от характеристики.

Якост на различни видове пластмаси

Практически примери за оценка на якостните характеристики различни пластмасии пластмасите показват колко сложно се пресичат свойствата им при задълбочен професионален преглед.

Якост на деформация

Полистиренът, поликарбонатът, полиметилметакрилатът се характеризират като механични издръжливи материалипри различни напрежения, но деформационното натоварване бързо предизвиква тяхното разрушаване. При значителен удар силата ще бъде ниска, но ще е необходима значителна деформираща сила, за да се унищожи твърдата пластмаса. И така, твърдостта на пластмасата показва нейната здравина, ограничена якост на удар и крехкост при деформация. Лесно е за неспециалист да се обърка в това.

Гъвкавост и пластичност

Полиетиленът и полипропиленът принадлежат към групата на пластмасовите материали - те са слабо устойчиви на деформация, но в същото време за дълго времене се счупи при такова натоварване. Тази способност се характеризира с начален модул на еластичност - първоначалното съпротивление на деформираща сила е доста голямо, но след преодоляване на определена граница започва деформация. Гъвкавата пластмаса може да се характеризира като по-малко издръжлива, но с висока устойчивост на удар. Те абсорбират добре енергията отвън, при удар и натоварване, променят формата си за дълго време и не се „счупват“. Ето защо се използва там, където е необходима висока гъвкавост на материала, способността да издържа на значителна сила, като същевременно запазва формата си.

Здрави пластмасови влакна

Материали като кевлар, найлон и въглеродни влакна имат висока якост, сравнима с твърдите пластмаси, имат ограничена устойчивост на ударно натоварване и могат да издържат на деформация за дълго време. Основното им предимство е способността да издържат на силата на счупване за дълго време. Ето защо влакната се използват там, където е вероятно да възникнат натоварвания на опън. Пример за това е кевларът, който е способен да не се счупи при сили, които разкъсват стоманата.