Το πιο σκληρό πλαστικό στον κόσμο. Μια ιαπωνική εταιρεία δημιούργησε ένα ελαφρύ πλαστικό που έχει την αντοχή του χάλυβα. Τι είναι πλαστικό

Στα σύγχρονα αυτοκίνητα, η αναλογία των πλαστικών εξαρτημάτων αυξάνεται συνεχώς. Αυξάνονται και οι επισκευές σε πλαστικές επιφάνειες και όλο και πιο συχνά ερχόμαστε αντιμέτωποι με την ανάγκη να τις βάφουμε.

Από πολλές απόψεις, ο χρωματισμός των πλαστικών διαφέρει από τον χρωματισμό μεταλλικές επιφάνειες, το οποίο οφείλεται κυρίως στις ιδιότητες των ίδιων των πλαστικών: είναι πιο ελαστικά και έχουν λιγότερη πρόσφυση στα υλικά βαφής. Και δεδομένου ότι η γκάμα των πολυμερών υλικών που χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία είναι πολύ διαφορετική, αν δεν υπήρχαν ορισμένα γενικά υλικά επισκευής ικανά να δημιουργήσουν υψηλής ποιότητας διακοσμητικές επιστρώσεις σε πολλούς από τους τύπους τους, οι ζωγράφοι πιθανότατα θα έπρεπε να αποκτήσουν ειδική εκπαίδευσηστη χημεία.

Ευτυχώς, όλα στην πραγματικότητα θα αποδειχθούν πολύ πιο απλά και δεν θα χρειαστεί να βουτήξουμε ασταμάτητα στη μελέτη της μοριακής χημείας των πολυμερών. Ωστόσο, ορισμένες πληροφορίες σχετικά με τους τύπους των πλαστικών και τις ιδιότητές τους, τουλάχιστον με σκοπό τη διεύρυνση των οριζόντων κάποιου, θα είναι σαφώς χρήσιμες.

Σήμερα θα μάθετε

Πλαστικά στις μάζες

Τον 20ο αιώνα, η ανθρωπότητα γνώρισε μια συνθετική επανάσταση· νέα υλικά - πλαστικά - μπήκαν στη ζωή της. Το πλαστικό μπορεί με ασφάλεια να θεωρηθεί μία από τις κύριες ανακαλύψεις της ανθρωπότητας· χωρίς την εφεύρεσή του, πολλές άλλες ανακαλύψεις θα είχαν ληφθεί πολύ αργότερα ή δεν θα υπήρχαν καθόλου.

Το πρώτο πλαστικό εφευρέθηκε το 1855 από τον Βρετανό μεταλλουργό και εφευρέτη Alexander Parkes. Όταν αποφάσισε να βρει ένα φτηνό υποκατάστατο για ένα ακριβό Ελεφαντόδοντο, από τις οποίες κατασκευάζονταν τότε μπάλες μπιλιάρδου, δύσκολα φανταζόταν τι σημασία θα αποκτούσε αργότερα το προϊόν που έλαβε.

Τα συστατικά της μελλοντικής ανακάλυψης ήταν η νιτροκυτταρίνη, η καμφορά και το αλκοόλ. Το μίγμα αυτών των συστατικών θερμάνθηκε σε ρευστή κατάσταση και στη συνέχεια χύθηκε σε καλούπι και σκληρύνθηκε σε κανονική θερμοκρασία. Έτσι γεννήθηκε το parkesin - ο γενάρχης των σύγχρονων πλαστικών.

Από φυσικό και χημικά τροποποιημένο φυσικά υλικάΗ ανάπτυξη των πλαστικών ήρθε σε εντελώς συνθετικά μόρια λίγο αργότερα - όταν ο Γερμανός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ, Hermann Staudinger, ανακάλυψε το μακρομόριο - το «τούβλο» από το οποίο κατασκευάζονται όλα τα συνθετικά (και φυσικά) οργανικά υλικά. Αυτή η ανακάλυψη χάρισε στον 72χρονο καθηγητή το βραβείο Νόμπελ το 1953.

Από τότε άρχισαν όλα... Σχεδόν κάθε χρόνο γίνονταν αναφορές από χημικά εργαστήρια για ένα ακόμη συνθετικό υλικό με νέες, πρωτόγνωρες ιδιότητες, και σήμερα ο κόσμος παράγει ετησίως εκατομμύρια τόνους από κάθε είδους πλαστικά, χωρίς τα οποία η ζωή ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΣαπολύτως αδιανόητο.

Τα πλαστικά χρησιμοποιούνται όπου είναι δυνατόν: για να εξασφαλιστεί η άνετη διαβίωση των ανθρώπων, γεωργία, σε όλους τους τομείς της βιομηχανίας. Η αυτοκινητοβιομηχανία δεν αποτελεί εξαίρεση, όπου το πλαστικό χρησιμοποιείται όλο και πιο ευρέως, εκτοπίζοντας ανεξέλεγκτα τον κύριο ανταγωνιστή του - το μέταλλο.

Σε σύγκριση με τα μέταλλα, τα πλαστικά είναι πολύ νεαρά υλικά. Η ιστορία τους δεν πάει καν 200 χρόνια πίσω, ενώ ο κασσίτερος, ο μόλυβδος και ο σίδηρος ήταν οικεία στην ανθρωπότητα στην αρχαιότητα - 3000-4000 π.Χ. μι. Όμως παρόλα αυτά, πολυμερή υλικάσε ορισμένους δείκτες υπερέχουν σημαντικά από τον κύριο τεχνολογικό ανταγωνιστή τους.

Πλεονεκτήματα των πλαστικών

Τα πλεονεκτήματα των πλαστικών έναντι των μετάλλων είναι προφανή.

Πρώτον, το πλαστικό είναι σημαντικά ελαφρύτερο. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε το συνολικό βάρος του αυτοκινήτου και την αντίσταση του αέρα κατά την οδήγηση, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση καυσίμου και, ως εκ τούτου, τις εκπομπές καυσαερίων.

Η συνολική μείωση του βάρους του οχήματος κατά 100 kg λόγω της χρήσης πλαστικών εξαρτημάτων επιτρέπει την εξοικονόμηση έως και ενός λίτρου καυσίμου ανά 100 km.

Δεύτερον, η χρήση πλαστικών δίνει σχεδόν απεριόριστες δυνατότητεςγια τη διαμόρφωση, επιτρέποντάς σας να πραγματοποιήσετε οποιαδήποτε σχεδιαστικές ιδέεςκαι αποκτήστε μέρη από τα πιο περίπλοκα και έξυπνα σχήματα.

Τα πλεονεκτήματα των πλαστικών περιλαμβάνουν επίσης την υψηλή αντοχή στη διάβρωση, την αντοχή τους σε ατμοσφαιρικές επιρροές, οξέα, αλκάλια και άλλα επιθετικά χημικά προϊόντα, εξαιρετικά ηλεκτρικά και θερμομονωτικές ιδιότητες, υψηλός συντελεστής μείωσης θορύβου... Εν ολίγοις, δεν προκαλεί έκπληξη γιατί τα πολυμερή υλικά χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Έχει γίνει κάποια προσπάθεια δημιουργίας ενός αυτοκινήτου αποκλειστικά από πλαστικό; Αλλά φυσικά! Θυμηθείτε μόνο το γνωστό Trabant, που παρήχθη στη Γερμανία πριν από περισσότερα από 40 χρόνια στο εργοστάσιο του Zwickkau - το σώμα του ήταν κατασκευασμένο εξ ολοκλήρου από πλαστικοποιημένο πλαστικό.

Για να ληφθεί αυτό το πλαστικό, 65 στρώσεις πολύ λεπτού βαμβακερού υφάσματος (που έφτασε στο εργοστάσιο από εργοστάσια κλωστοϋφαντουργίας), εναλλάξ με στρώματα αλεσμένης ρητίνης κρεσόλης-φορμαλδεΰδης, συμπιέστηκαν σε ένα πολύ ισχυρό υλικό πάχους 4 mm σε πίεση 40 atm. και θερμοκρασία 160 °C για 10 λεπτά.

Μέχρι τώρα, τα σώματα του GDR "Trabants", για τα οποία τραγουδούσαν τραγούδια, έλεγαν θρύλους (αλλά πιο συχνά γράφονταν αστεία), βρίσκονται σε πολλές χωματερές σε όλη τη χώρα. Λένε ψέματα... αλλά δεν σκουριάζουν!

Τραμπάντ. Το πιο δημοφιλές πλαστικό αυτοκίνητο στον κόσμο

Εκτός από τα αστεία, υπάρχουν πολλά υποσχόμενες εξελίξεις αμαξωμάτων αποκλειστικά από πλαστικό για αυτοκίνητα παραγωγής ακόμα και τώρα· πολλά αμαξώματα σπορ αυτοκινήτων είναι κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου από πλαστικό. Παραδοσιακά, τα μεταλλικά μέρη (κουκούλες, φτερά) σε πολλά αυτοκίνητα αντικαθίστανται τώρα επίσης με πλαστικά, για παράδειγμα, σε Citroën, Renault, Peugeot και άλλα.

Αλλά σε αντίθεση με τα πάνελ αμαξώματος του δημοφιλούς "Trabi", πλαστικά μέρη σύγχρονα αυτοκίνηταδεν προκαλούν πια ένα ειρωνικό χαμόγελο. Αντίθετα, η αντοχή τους σε κρουστικά φορτία, η ικανότητα των παραμορφωμένων περιοχών να αυτοθεραπεύονται, η υψηλότερη αντιδιαβρωτική αντοχή και το χαμηλό ειδικό βάρος κάνουν κάποιον να αισθάνεται βαθύ σεβασμό για αυτό το υλικό.

Ολοκληρώνοντας τη συζήτηση για τα πλεονεκτήματα των πλαστικών, δεν μπορεί να παραλείψει κανείς να σημειώσει το γεγονός ότι, αν και με κάποιες επιφυλάξεις, τα περισσότερα από αυτά εξακολουθούν να βάφονται τέλεια. Εάν η γκρίζα πολυμερής μάζα δεν είχε μια τέτοια ευκαιρία, είναι απίθανο να είχε αποκτήσει τέτοια δημοτικότητα.

Γιατί να βάψετε πλαστικό;

Η ανάγκη βαφής των πλαστικών οφείλεται αφενός σε αισθητικούς λόγους και αφετέρου στην ανάγκη προστασίας των πλαστικών. Άλλωστε τίποτα δεν είναι αιώνιο. Αν και τα πλαστικά δεν σαπίζουν, κατά τη λειτουργία και την έκθεση σε ατμοσφαιρικές επιδράσεις, εξακολουθούν να υπόκεινται σε διαδικασίες γήρανσης και καταστροφής. Και το εφαρμοσμένο στρώμα βαφής προστατεύει την επιφάνεια του πλαστικού από διάφορες επιθετικές επιρροές και, ως εκ τούτου, παρατείνει τη διάρκεια ζωής του.

Εάν σε συνθήκες παραγωγής η βαφή πλαστικών επιφανειών είναι πολύ απλή - σε αυτή την περίπτωση μιλάμε μεγάλες ποσότητεςνέα πανομοιότυπα μέρη από το ίδιο πλαστικό (και έχουν τις δικές τους τεχνολογίες), τότε ένας ζωγράφος σε ένα συνεργείο αυτοκινήτων αντιμετωπίζει προβλήματα ετερογένειας υλικών διαφορετικών εξαρτημάτων.

Εδώ πρέπει να απαντήσετε στην ερώτηση: «Τι είναι τελικά πλαστικό; Από τι είναι φτιαγμένο, ποιες είναι οι ιδιότητες και οι κύριοι τύποι του;

Τι είναι το πλαστικό;

Σύμφωνα με το εγχώριο κρατικό πρότυπο:

Τα πλαστικά είναι υλικά των οποίων η κύρια αναπόσπαστο μέροςοι οποίες είναι υψηλού μοριακού χαρακτήρα οργανικές ενώσεις που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της σύνθεσης ή του μετασχηματισμού φυσικών προϊόντων. Όταν υποβάλλονται σε επεξεργασία υπό ορισμένες συνθήκες, τείνουν να παρουσιάζουν πλαστικότητα και την ικανότητα να χυτεύονται ή
παραμόρφωση.

Εάν αφαιρέσετε την πρώτη λέξη "πλαστικά" από μια τόσο δύσκολη περιγραφή, έστω και για να διαβάσετε, και όχι μόνο για να καταλάβετε, ίσως, δύσκολα κανείς θα μαντέψει για τι πράγμα μιλάμε. Λοιπόν, ας προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε λίγο.

Τα «πλαστικά» ή «πλαστικές μάζες» ονομάζονταν έτσι επειδή αυτά τα υλικά είναι ικανά να μαλακώσουν όταν θερμαίνονται, να γίνουν πλαστικά και στη συνέχεια υπό πίεση μπορούν να τους δοθεί ένα συγκεκριμένο σχήμα, το οποίο διατηρείται κατά την περαιτέρω ψύξη και σκλήρυνση.

Η βάση οποιουδήποτε πλαστικού είναι (η ίδια «οργανική ένωση υψηλού μοριακού βάρους» από τον παραπάνω ορισμό).

Η λέξη "πολυμερές" προέρχεται από Ελληνικές λέξεις"πολύ" ("πολλά") και "μέρος" ("εξαρτήματα" ή "δεσμοί"). Πρόκειται για μια ουσία της οποίας τα μόρια αποτελούνται από μεγάλος αριθμόςπανομοιότυποι, διασυνδεδεμένοι σύνδεσμοι. Αυτοί οι σύνδεσμοι ονομάζονται μονομερή("μονό" - ένα).

Αυτό είναι, για παράδειγμα, πώς μοιάζει ένα μονομερές πολυπροπυλενίου, το είδος του πλαστικού που χρησιμοποιείται περισσότερο στην αυτοκινητοβιομηχανία:

Οι μοριακές αλυσίδες ενός πολυμερούς αποτελούνται από έναν σχεδόν αμέτρητο αριθμό τέτοιων τεμαχίων που συνδέονται σε ένα ενιαίο σύνολο.

Αλυσίδες μορίων πολυπροπυλενίου

Με βάση την προέλευσή τους, όλα τα πολυμερή χωρίζονται σε συνθετικόςΚαι φυσικός. Τα φυσικά πολυμερή αποτελούν τη βάση όλων των ζωικών και φυτικών οργανισμών. Αυτά περιλαμβάνουν πολυσακχαρίτες (κυτταρίνη, άμυλο), πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, φυσικό καουτσούκ και άλλες ουσίες.

Αν και υπάρχουν τροποποιημένα φυσικά πολυμερή βιομηχανική εφαρμογή, τα περισσότερα πλαστικά είναι συνθετικά.

Τα συνθετικά πολυμερή λαμβάνονται μέσω μιας διαδικασίας χημικής σύνθεσης από τα αντίστοιχα μονομερή.

Το πετρέλαιο χρησιμοποιείται συνήθως ως πρώτη ύλη, φυσικό αέριοή κάρβουνο. Σαν άποτέλεσμα χημική αντίδρασηπολυμερισμός (ή πολυσυμπύκνωση), πολλά «μικρά» μονομερή της πρώτης ύλης συνδέονται μεταξύ τους, σαν χάντρες σε μια χορδή, σε «τεράστια» μόρια πολυμερούς, τα οποία στη συνέχεια μορφοποιούνται, χυτεύονται, συμπιέζονται ή περιστρέφονται στο τελικό προϊόν.

Έτσι, για παράδειγμα, το πλαστικό πολυπροπυλενίου λαμβάνεται από το εύφλεκτο αέριο προπυλένιο, από το οποίο κατασκευάζονται προφυλακτήρες:

Τώρα μάλλον μαντέψατε από πού προέρχονται τα ονόματα των πλαστικών. Το πρόθεμα «πολυ-» («πολλά») προστίθεται στο όνομα του μονομερούς: αιθυλένιο → πολυαιθυλένιο, προπυλένιο → πολυπροπυλένιο, βινυλοχλωρίδιο → πολυβινυλοχλωρίδιοκαι τα λοιπά.

Οι διεθνείς συντομογραφίες για τα πλαστικά είναι συντομογραφίες των χημικών ονομάτων τους. Για παράδειγμα, το πολυβινυλοχλωρίδιο ορίζεται ως PVC(Πολυβινυλοχλωρίδιο), πολυαιθυλένιο - Π.Ε.(Πολυαιθυλένιο), πολυπροπυλένιο - PP(Πολυπροπυλένιο).

Εκτός από το πολυμερές (που ονομάζεται επίσης συνδετικό υλικό), τα πλαστικά μπορεί να περιέχουν διάφορα πληρωτικά, πλαστικοποιητές, σταθεροποιητές, βαφές και άλλες ουσίες που παρέχουν στο πλαστικό ορισμένες τεχνολογικές και καταναλωτικά ακίνητα, όπως ρευστότητα, ολκιμότητα, πυκνότητα, αντοχή, ανθεκτικότητα κ.λπ.

Τύποι πλαστικών

Τα πλαστικά ταξινομούνται σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια: χημική σύνθεση, περιεκτικότητα σε λιπαρά, σκληρότητα. Αλλά το κύριο κριτήριο που εξηγεί τη φύση του πολυμερούς είναι η συμπεριφορά του πλαστικού όταν θερμαίνεται. Σε αυτή τη βάση, όλα τα πλαστικά χωρίζονται σε τρεις κύριες ομάδες:

• Θερμοπλαστικά?
• Θερμοσκληρυντές?
• ελαστομερή.

Το να ανήκεις σε μια συγκεκριμένη ομάδα καθορίζεται από το σχήμα, το μέγεθος και τη θέση των μακρομορίων, μαζί με τη χημική σύνθεση.

Θερμοπλαστικά (θερμοπλαστικά πολυμερή, πλαστομερή)

Τα θερμοπλαστικά είναι πλαστικά που λιώνουν όταν θερμαίνονται και επιστρέφουν στην αρχική τους κατάσταση όταν ψύχονται.

Αυτά τα πλαστικά αποτελούνται από γραμμικές ή ελαφρώς διακλαδισμένες μοριακές αλυσίδες. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, τα μόρια βρίσκονται σφιχτά το ένα δίπλα στο άλλο και ελάχιστα κινούνται, επομένως υπό αυτές τις συνθήκες το πλαστικό είναι σκληρό και εύθραυστο. Με μια μικρή αύξηση της θερμοκρασίας, τα μόρια αρχίζουν να κινούνται, ο δεσμός μεταξύ τους εξασθενεί και το πλαστικό γίνεται πλαστικό. Εάν θερμάνετε ακόμη περισσότερο το πλαστικό, οι διαμοριακοί δεσμοί γίνονται ακόμα πιο αδύναμοι και τα μόρια αρχίζουν να γλιστρούν μεταξύ τους - το υλικό περνά σε ελαστική, παχύρρευστη κατάσταση. Όταν η θερμοκρασία πέσει και κρυώσει, η όλη διαδικασία πηγαίνει αντίστροφα.

Εάν αποφευχθεί η υπερθέρμανση, οπότε οι αλυσίδες των μορίων διασπώνται και το υλικό αποσυντίθεται, η διαδικασία θέρμανσης και ψύξης μπορεί να επαναληφθεί όσες φορές επιθυμείτε.

Αυτό το χαρακτηριστικό της επανειλημμένης μαλακώματος των θερμοπλαστικών επιτρέπει την επανειλημμένη επεξεργασία αυτών των πλαστικών σε διάφορα προϊόντα. Δηλαδή, θεωρητικά, ένα φτερό μπορεί να γίνει από πολλές χιλιάδες κούπες γιαουρτιού. Από άποψη προστασίας περιβάλλονΑυτό είναι πολύ σημαντικό, αφού η επακόλουθη επεξεργασία ή απόρριψη είναι μεγάλο πρόβλημαπολυμερή. Μόλις μπουν στο έδαφος, τα πλαστικά προϊόντα αποσυντίθενται μέσα σε 100-400 χρόνια!

Επιπλέον, λόγω αυτών των ιδιοτήτων, τα θερμοπλαστικά προσφέρονται καλά στη συγκόλληση και τη συγκόλληση. Ρωγμές, τσακίσεις και παραμορφώσεις μπορούν εύκολα να εξαλειφθούν με τη χρήση θερμότητας.

Τα περισσότερα πολυμερή που χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία είναι θερμοπλαστικά. Χρησιμοποιούνται για την παραγωγή διαφόρων τμημάτων του εσωτερικού και του εξωτερικού ενός αυτοκινήτου: πάνελ, πλαίσια, προφυλακτήρες, γρίλιες ψυγείου, περιβλήματα λαμπτήρων και εξωτερικοί καθρέπτες, καλύμματα τροχών κ.λπ.

Τα θερμοπλαστικά περιλαμβάνουν πολυπροπυλένιο (PP), χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC), συμπολυμερή ακρυλονιτριλίου-βουταδιενίου-στυρενίου (ABS), πολυστυρένιο (PS), οξικό πολυβινύλιο (PVA), πολυαιθυλένιο (PE), μεθακρυλικό πολυμεθύλιο (πλέξιγκλας) (PMMA), πολυαμίδιο ( PA), πολυανθρακικό (PC), πολυοξυμεθυλένιο (POM) και άλλα.

Θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά (θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά, duroplasts)

Εάν για τα θερμοπλαστικά η διαδικασία μαλάκυνσης και σκλήρυνσης μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές, τότε οι θερμοσκληρύνσεις μετά από μία μόνο θέρμανση (κατά τη χύτευση του προϊόντος) γίνονται αδιάλυτες Στερεάς κατάστασης, και όταν ξαναζεσταθούν δεν μαλακώνουν πια. Εμφανίζεται μη αναστρέψιμη σκλήρυνση.

Στην αρχική κατάσταση, τα θερμοσκληρυνόμενα έχουν μια γραμμική δομή μακρομορίων, αλλά όταν θερμαίνονται κατά την παραγωγή ενός καλουπωμένου προϊόντος, τα μακρομόρια «διασταυρώνονται», δημιουργώντας μια χωρική δομή πλέγματος. Χάρη σε αυτή τη δομή των στενά συνδεδεμένων, «σταυροσυνδεδεμένων» μορίων το υλικό αποδεικνύεται σκληρό και ανελαστικό και χάνει την ικανότητα να μεταβαίνει εκ νέου σε κατάσταση ιξώδους ροής.

Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά δεν μπορούν να ανακυκλωθούν. Επίσης, δεν μπορούν να συγκολληθούν και να καλουπωθούν σε θερμαινόμενη κατάσταση - όταν υπερθερμανθούν, οι μοριακές αλυσίδες αποσυντίθενται και το υλικό καταστρέφεται.

Αυτά τα υλικά είναι αρκετά ανθεκτικά στη θερμότητα, επομένως χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, για την παραγωγή εξαρτημάτων στροφαλοθαλάμου στο χώρο του κινητήρα. Τα εξωτερικά μέρη του αμαξώματος μεγάλου μεγέθους (κουκούλες, φτερά, καπάκια πορτμπαγκάζ) παράγονται από ενισχυμένα θερμοσκληρυντικά (για παράδειγμα, ίνες γυαλιού).

Η ομάδα των θερμοσκληρυνόμενων περιλαμβάνει υλικά με βάση τη φαινόλη-φορμαλδεΰδη (PF), την ουρία-φορμαλδεΰδη (UF), την εποξική (EP) και τις πολυεστερικές ρητίνες.

Τα ελαστομερή είναι πλαστικά με ιδιαίτερα ελαστικές ιδιότητες. Όταν υποβάλλονται σε δύναμη, παρουσιάζουν ευελιξία και αφού αφαιρεθεί η πίεση, επιστρέφουν στο αρχικό τους σχήμα. Τα ελαστομερή διαφέρουν από άλλα ελαστικά πλαστικά ως προς την ικανότητά τους να διατηρούν την ελαστικότητά τους σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Για παράδειγμα, το καουτσούκ σιλικόνης παραμένει ελαστικό στο εύρος θερμοκρασίας από -60 έως +250 °C.

Τα ελαστομερή, όπως και τα θερμοσκληρυνόμενα, αποτελούνται από χωρικά δικτυωμένα μακρομόρια. Μόνο που, σε αντίθεση με τα θερμοσκληρυνόμενα, τα μακρομόρια των ελαστομερών εντοπίζονται ευρύτερα. Αυτή η τοποθέτηση είναι που καθορίζει τις ελαστικές τους ιδιότητες.

Λόγω της δικτυακής δομής τους, τα ελαστομερή είναι άχυτα και αδιάλυτα, όπως τα θερμοσκληρυνόμενα, αλλά διογκώνονται (δεν διογκώνονται τα θερμοσκληρυνόμενα).

Η ομάδα των ελαστομερών περιλαμβάνει διάφορα λάστιχα, πολυουρεθάνη και σιλικόνες. Στην αυτοκινητοβιομηχανία χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή ελαστικών, τσιμούχων, αεροτομών κ.λπ.

Και οι τρεις τύποι πλαστικών χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία. Παράγονται επίσης μείγματα και των τριών τύπων πολυμερών - τα λεγόμενα «μείγματα», οι ιδιότητες των οποίων εξαρτώνται από την αναλογία του μείγματος και τον τύπο των συστατικών.

Προσδιορισμός του τύπου πλαστικού. Βαθμολόγηση

Οποιαδήποτε επισκευή σε ένα πλαστικό μέρος πρέπει να ξεκινά με τον προσδιορισμό του τύπου πλαστικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο. Εάν στο παρελθόν αυτό δεν ήταν πάντα εύκολο, τώρα είναι εύκολο να "προσδιοριστεί" το πλαστικό - όλα τα μέρη, κατά κανόνα, επισημαίνονται.

Οι κατασκευαστές συνήθως σφραγίζουν την ονομασία τύπου πλαστικού με μέσαεξαρτήματα, είτε πρόκειται για προφυλακτήρα είτε για κάλυμμα κινητό τηλέφωνο. Ο τύπος πλαστικού συνήθως περικλείεται σε χαρακτηριστικές αγκύλες και μπορεί να μοιάζει με αυτό: >PP/EPDM<, >PUR<, .

Δοκιμαστική εργασία: Βγάλτε το κάλυμμα του κινητού σας και δείτε από τι είδους πλαστικό είναι κατασκευασμένο. Τις περισσότερες φορές αυτό είναι >PC<.

Μπορεί να υπάρχουν πολλές παραλλαγές τέτοιων συντομογραφιών. Δεν θα μπορέσουμε να εξετάσουμε τα πάντα (και δεν χρειάζεται), επομένως θα επικεντρωθούμε σε αρκετούς από τους πιο συνηθισμένους τύπους πλαστικών στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Παραδείγματα των πιο κοινών τύπων πλαστικού στην αυτοκινητοβιομηχανία

Πολυπροπυλένιο - PP, τροποποιημένο πολυπροπυλένιο - PP/EPDM

Ο πιο κοινός τύπος πλαστικού στην αυτοκινητοβιομηχανία. Στις περισσότερες περιπτώσεις, κατά την επισκευή κατεστραμμένων εξαρτημάτων ή τη βαφή νέων εξαρτημάτων, θα πρέπει να αντιμετωπίσουμε διάφορες τροποποιήσεις πολυπροπυλενίου.

Το πολυπροπυλένιο έχει, ίσως, έναν συνδυασμό όλων των πλεονεκτημάτων που μπορούν να έχουν τα πλαστικά: χαμηλή πυκνότητα (0,90 g/cm³ - η χαμηλότερη τιμή για όλα τα πλαστικά), υψηλή μηχανική αντοχή, χημική αντοχή (ανθεκτικό στα αραιωμένα οξέα και τα περισσότερα αλκάλια, απορρυπαντικά, έλαια , διαλύτες), αντοχή στη θερμότητα (αρχίζει να μαλακώνει στους 140°C, σημείο τήξης 175°C). Σχεδόν δεν υπόκειται σε ρωγμές από διάβρωση και έχει καλή ικανότητα ανάκτησης. Επιπλέον, το πολυπροπυλένιο είναι ένα φιλικό προς το περιβάλλον υλικό.

Τα χαρακτηριστικά του πολυπροπυλενίου δίνουν λόγο να το θεωρήσουμε ιδανικό υλικό για την αυτοκινητοβιομηχανία. Για τις πολύτιμες ιδιότητές του, έλαβε ακόμη και τον τίτλο του «βασιλιά των πλαστικών».

Σχεδόν όλοι οι προφυλακτήρες είναι κατασκευασμένοι από πολυπροπυλένιο· αυτό το υλικό χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή αεροτομών, εσωτερικών εξαρτημάτων, πινάκων οργάνων, δεξαμενών διαστολής, σχάρες ψυγείου, αεραγωγών, περιβλημάτων και καλυμμάτων μπαταριών κ.λπ. Στην καθημερινή ζωή, ακόμη και οι βαλίτσες είναι κατασκευασμένες από πολυπροπυλένιο.

Κατά τη χύτευση των περισσότερων από τα παραπάνω μέρη, δεν χρησιμοποιείται καθαρό πολυπροπυλένιο, αλλά οι διάφορες τροποποιήσεις του.

Το "καθαρό" μη τροποποιημένο πολυπροπυλένιο είναι πολύ ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτινοβολία και το οξυγόνο, χάνει γρήγορα τις ιδιότητές του και γίνεται εύθραυστο κατά τη λειτουργία. Για τον ίδιο λόγο, οι βαφές που εφαρμόζονται σε αυτό δεν μπορούν να έχουν ανθεκτική πρόσφυση.

Τα πρόσθετα που εισάγονται στο πολυπροπυλένιο - συχνά με τη μορφή καουτσούκ και τάλκη - βελτιώνουν σημαντικά τις ιδιότητές του και καθιστούν δυνατό τον χρωματισμό του.

Μόνο τροποποιημένο πολυπροπυλένιο μπορεί να βαφτεί. Σε «καθαρό» πολυπροπυλένιο, η πρόσφυση θα είναι πολύ αδύναμη! Κατασκευασμένο από καθαρό πολυπροπυλένιο >PP< изготавливают бачки омывателей, расширительные емкости, одноразовую посуду, стаканчики и т.д.

Οποιεσδήποτε τροποποιήσεις του πολυπροπυλενίου, ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλη είναι η συντομογραφία της σήμανσής του, χαρακτηρίζεται από τα δύο πρώτα γράμματα ως >PP...<. Наиболее распространенный продукт этих модификаций — >PP/EPDM< (сополимер полипропилена и этиленпропиленового каучука).

ABS (συμπολυμερές ακρυλονιτριλίου-βουταδιενίου-στυρενίου)

Το ABS είναι ένα ελαστικό, αλλά ταυτόχρονα ανθεκτικό στις κρούσεις πλαστικό. Το ελαστικό συστατικό (βουταδιένιο) είναι υπεύθυνο για την ελαστικότητα και το ακρυλονιτρίλιο είναι υπεύθυνο για την αντοχή. Αυτό το πλαστικό είναι ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτινοβολία - υπό την επιρροή του το πλαστικό γερνά γρήγορα. Επομένως, τα προϊόντα ABS δεν μπορούν να εκτεθούν στο φως για μεγάλο χρονικό διάστημα και πρέπει να βαφτούν.

Συνηθέστερα χρησιμοποιείται για την παραγωγή περιβλημάτων λαμπτήρων και εξωτερικών καθρεπτών, γρίλιες ψυγείου, επενδύσεις ταμπλό, επενδύσεις θυρών, καλύμματα τροχών, πίσω αεροτομές κ.λπ.

Πολυκαρβονικό - Η/Υ

Ένα από τα πιο ανθεκτικά στις κρούσεις θερμοπλαστικά. Για να καταλάβετε πόσο ανθεκτικό είναι το πολυανθρακικό, αρκεί να γνωρίζετε ότι αυτό το υλικό χρησιμοποιείται στην κατασκευή αλεξίσφαιρων τραπεζικών πάγκων.

Εκτός από την αντοχή, τα πολυανθρακικά χαρακτηρίζονται από ελαφρότητα, αντοχή στην ελαφριά γήρανση και αλλαγές θερμοκρασίας και πυρασφάλεια (είναι ένα υλικό χαμηλής εύφλεκτο, αυτοσβενόμενο).

Δυστυχώς, τα πολυανθρακικά είναι αρκετά ευαίσθητα στους διαλύτες και είναι επιρρεπή σε ρωγμές υπό εσωτερική πίεση.

Οι ακατάλληλοι επιθετικοί διαλύτες μπορούν να επιδεινώσουν σοβαρά τα χαρακτηριστικά αντοχής του πλαστικού, επομένως όταν βάφετε μέρη όπου η αντοχή είναι υψίστης σημασίας (για παράδειγμα, ένα κράνος μοτοσικλέτας από πολυανθρακικό), πρέπει να είστε ιδιαίτερα προσεκτικοί και να ακολουθείτε αυστηρά τις συστάσεις του κατασκευαστή και μερικές φορές ακόμη και να αρνηθείτε να βάψιμο κατ' αρχήν. Αλλά τα σπόιλερ, οι γρίλιες του ψυγείου και τα πάνελ προφυλακτήρα από πολυανθρακικό μπορούν να βαφτούν χωρίς προβλήματα.

Πολυαμίδες - Π.Α

Τα πολυαμίδια είναι άκαμπτα, ανθεκτικά και ταυτόχρονα ελαστικά υλικά. Τα εξαρτήματα πολυαμιδίου μπορούν να αντέξουν φορτία κοντά στα επιτρεπόμενα φορτία για μη σιδηρούχα μέταλλα και κράματα. Το πολυαμίδιο είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στη φθορά και τη χημική αντοχή. Είναι σχεδόν αδιαπέραστο στους περισσότερους οργανικούς διαλύτες.

Τις περισσότερες φορές, τα πολυαμίδια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αφαιρούμενων καλυμμάτων αυτοκινήτου, διαφόρων δακτυλίων και επενδύσεων, σφιγκτήρων σωλήνων, γλωττίδων κλειδαριάς πόρτας και μάνδαλων.

Πολυουρεθάνη - PU, PUR

Πριν από την ευρεία εισαγωγή του πολυπροπυλενίου στην παραγωγή, η πολυουρεθάνη ήταν το πιο δημοφιλές υλικό για την κατασκευή διαφόρων ελαστικών ανταλλακτικών αυτοκινήτων: τιμόνια, καλύμματα λάσπης, καλύμματα πεντάλ, μαλακές λαβές θυρών, αεροτομές κ.λπ.

Πολλοί άνθρωποι συνδέουν αυτό το είδος πλαστικού με τη μάρκα Mercedes. Μέχρι πρόσφατα, οι προφυλακτήρες, οι επενδύσεις στις πλαϊνές πόρτες και τα μαρσπιέ σχεδόν σε όλα τα μοντέλα κατασκευάζονταν από πολυουρεθάνη.

Η παραγωγή εξαρτημάτων από αυτό το είδος πλαστικού απαιτεί λιγότερο περίπλοκο εξοπλισμό από ό,τι για το πολυπροπυλένιο. Επί του παρόντος, πολλές ιδιωτικές εταιρείες, τόσο στο εξωτερικό όσο και στις χώρες της πρώην Σοβιετικής Ένωσης, προτιμούν να συνεργάζονται με αυτό το είδος πλαστικού για την παραγωγή όλων των ειδών ανταλλακτικών για τον συντονισμό αυτοκινήτων.

Fiberglass - SMC, BMC, UP-GF

Το Fiberglass είναι ένας από τους σημαντικότερους εκπροσώπους των λεγόμενων «ενισχυμένων πλαστικών». Κατασκευάζονται με βάση εποξειδικές ή πολυεστερικές ρητίνες (αυτές είναι θερμοσκληρυνόμενες) με υαλοβάμβακα ως πληρωτικό.

Οι υψηλές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες, καθώς και η αντοχή σε διάφορα επιθετικά περιβάλλοντα, έχουν καθορίσει την ευρεία χρήση αυτών των υλικών σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας. Ένα πολύ γνωστό προϊόν που χρησιμοποιείται στην παραγωγή αμαξωμάτων για αμερικανικά μίνι βαν.

Στην κατασκευή προϊόντων από υαλοβάμβακα, είναι δυνατή η χρήση τεχνολογίας σάντουιτς, όταν τα μέρη αποτελούνται από πολλά στρώματα διαφορετικών υλικών, καθένα από τα οποία πληροί ορισμένες απαιτήσεις (αντοχή, χημική αντοχή, αντοχή στην τριβή).

The Legend of the Unknown Plastic

Εδώ κρατάμε στα χέρια μας ένα πλαστικό εξάρτημα που δεν έχει κανένα σημάδι αναγνώρισης ή σημάδι. Όμως χρειάζεται απεγνωσμένα να μάθουμε τη χημική του σύνθεση ή τουλάχιστον τον τύπο του - είναι θερμοπλαστικό ή θερμοσκληρυνόμενο.

Γιατί, αν μιλάμε, για παράδειγμα, για συγκόλληση, τότε γίνεται μόνο με θερμοπλαστικά (οι συγκολλητικές συνθέσεις χρησιμοποιούνται για την επισκευή θερμοσκληρυνόμενων πλαστικών). Επιπλέον, μόνο υλικά με το ίδιο όνομα μπορούν να συγκολληθούν· ανόμοια απλά δεν αλληλεπιδρούν. Από αυτή την άποψη, καθίσταται απαραίτητο να προσδιοριστεί το πλαστικό "χωρίς όνομα" προκειμένου να επιλεγεί σωστά το ίδιο πρόσθετο συγκόλλησης.

Η αναγνώριση του τύπου πλαστικού δεν είναι εύκολη υπόθεση. Τα πλαστικά αναλύονται σε εργαστήρια για διάφορους δείκτες: φασματογράφημα καύσης, αντίδραση σε διάφορα αντιδραστήρια, οσμή, σημείο τήξης και ούτω καθεξής.

Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές απλές δοκιμές που σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε την κατά προσέγγιση χημική σύνθεση του πλαστικού και να το ταξινομήσετε ως μία ή την άλλη ομάδα πολυμερών. Ένα από αυτά είναι η ανάλυση της συμπεριφοράς ενός πλαστικού δείγματος σε μια πηγή ανοιχτής φωτιάς.

Για τη δοκιμή, θα χρειαστούμε ένα αεριζόμενο δωμάτιο και έναν αναπτήρα (ή σπίρτα), με τον οποίο θα πρέπει να βάλουμε προσεκτικά φωτιά σε ένα κομμάτι του υλικού δοκιμής. Αν το υλικό λιώσει, τότε έχουμε να κάνουμε με ένα θερμοπλαστικό, αν δεν λιώσει, έχουμε ένα θερμοσκληρυνόμενο πλαστικό.

Τώρα αφαιρούμε τη φλόγα. Εάν το πλαστικό συνεχίζει να καίγεται, μπορεί να είναι πλαστικό ABS, πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, πολυστυρένιο, πλεξιγκλάς ή πολυουρεθάνη. Αν σβήσει, πιθανότατα είναι πολυβινυλοχλωρίδιο, πολυανθρακικό ή πολυαμίδιο.

Στη συνέχεια, αναλύουμε το χρώμα της φλόγας και τη μυρωδιά που παράγεται κατά την καύση. Για παράδειγμα, το πολυπροπυλένιο καίγεται με μια φωτεινή μπλε φλόγα και ο καπνός του έχει μια πικάντικη και γλυκιά μυρωδιά, παρόμοια με τη μυρωδιά του κεριού στεγανοποίησης ή του καμένου καουτσούκ. Το πολυαιθυλένιο καίγεται με μια αδύναμη μπλε φλόγα και όταν η φλόγα σβήσει, μπορείτε να μυρίσετε τη μυρωδιά ενός αναμμένου κεριού. Το πολυστυρένιο καίγεται έντονα, και ταυτόχρονα καπνίζει έντονα και μυρίζει αρκετά ευχάριστα - έχει μια γλυκιά λουλουδάτη μυρωδιά. Το πολυβινυλοχλωρίδιο, αντίθετα, μυρίζει δυσάρεστα - όπως το χλώριο ή το υδροχλωρικό οξύ, και το πολυαμίδιο - σαν το καμένο μαλλί.

Η εμφάνισή του μπορεί να πει κάτι για τον τύπο του πλαστικού. Για παράδειγμα, αν υπάρχουν εμφανή ίχνη συγκόλλησης σε ένα εξάρτημα, τότε μάλλον είναι κατασκευασμένο από θερμοπλαστικό και αν υπάρχουν ίχνη από γρέζια που αφαιρούνται με τρίψιμο, τότε πρόκειται για θερμοσκληρυνόμενο πλαστικό.

Μπορείτε επίσης να κάνετε μια δοκιμή σκληρότητας: δοκιμάστε να κόψετε ένα μικρό κομμάτι πλαστικού με ένα μαχαίρι ή λεπίδα. Από το θερμοπλαστικό (είναι πιο μαλακό), τα τσιπ θα αφαιρεθούν, αλλά το θερμοσκληρυνόμενο πλαστικό θα θρυμματιστεί.

Ή αλλιώς: βύθιση του πλαστικού στο νερό. Αυτή η μέθοδος καθιστά αρκετά εύκολο τον εντοπισμό πλαστικών που ανήκουν στην ομάδα των πολυολεφινών (πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο κ.λπ.). Αυτά τα πλαστικά θα επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού επειδή η πυκνότητά τους είναι σχεδόν πάντα μικρότερη από ένα. Άλλα πολυμερή έχουν πυκνότητα μεγαλύτερη από μία, επομένως θα βυθιστούν.

Αυτά και άλλα σημάδια με τα οποία μπορεί να προσδιοριστεί ο τύπος του πλαστικού παρουσιάζονται παρακάτω σε μορφή πίνακα.

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ.Θα δώσουμε προσοχή στην προετοιμασία και το βάψιμο των πλαστικών μερών.

Μπόνους

Οι εκδόσεις πλήρους μεγέθους των εικόνων θα ανοίξουν σε νέο παράθυρο όταν κάνετε κλικ στην εικόνα!

Αποκωδικοποίηση της ονομασίας των πλαστικών

Ονομασίες των πιο κοινών πλαστικών

Ταξινόμηση των πλαστικών ανάλογα με τη σκληρότητα

Οι κύριες τροποποιήσεις του πολυπροπυλενίου και οι τομείς εφαρμογής τους στα αυτοκίνητα

Μέθοδοι προσδιορισμού του τύπου πλαστικού

Οι μηχανικοί σε όλο τον κόσμο αναζητούν αυτή τη στιγμή τρόπους για να κάνουν τις μεταφορές μας πιο αποδοτικές στα καύσιμα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης πιο αποδοτικών κινητήρων. Σημαντικό ρόλο όμως παίζει και το βάρος που πρέπει να κινούν αυτοί οι κινητήρες. Όσο πιο ελαφρύ είναι το αυτοκίνητο, τόσο λιγότερα καύσιμα απαιτείται για τη μετακίνησή του. Γι' αυτό η Sekisui Chemical συγκέντρωσε τις προσπάθειές της και δημιούργησε μια νέα ρητίνη που έχει τη δύναμη του χάλυβα - αλλά είναι πολύ πιο ελαφριά.

Αυτή η ρητίνη αποτελείται από τρία στρώματα: Σε αυτήν, ένας αφρός πολυολεφίνης περικλείεται ανάμεσα σε θερμοπλαστικά φύλλα, στη δομή του οποίου ενσωματώνονται συστατικά άνθρακα που μοιάζουν με γραφένιο. Συνολικά, αυτό οδηγεί σε ένα απίστευτα ισχυρό και άκαμπτο πλαστικό που είναι εύκολο να θερμανθεί, αλλά διατηρεί τις ιδιότητές του.

Η Sekisui Chemical λέει ότι το πλαστικό, το οποίο μπορεί να τυπωθεί σε φύλλα πάχους έως και 10 χιλιοστών, είναι προς το παρόν διαθέσιμο σε δύο μορφές. Ένα από αυτά έχει αυξημένη ακαμψία και ζυγίζει 3500 g/m2. Το δεύτερο έχει μειωμένο βάρος λόγω χαμηλότερης ακαμψίας και ζυγίζει μόνο 2200 g/m2. Για σύγκριση, ένα φύλλο χάλυβα παρόμοιας σκληρότητας ζυγίζει 10100 g/m2.

Ο συνδυασμός μικρού βάρους, θερμοπλαστικότητας και τεράστιας αντοχής καθιστά το νέο πλαστικό ιδανικό υλικό για αυτοκίνητα, τρένα, πλοία, ακόμη και αεροπλάνα, και η Sekisui Chemical σκοπεύει να επικεντρωθεί σε αυτές τις αγορές. Η εταιρεία έχει επίσης σχέδια να δοκιμάσει νέο πλαστικό στην κατασκευή. Και, φυσικά, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το πλαστικό έχει ένα άλλο τεράστιο πλεονέκτημα έναντι του χάλυβα - είναι εντελώς μη διαβρωτικό και δεν απαιτεί προσεκτική προστατευτική επεξεργασία. Αυτό επιτρέπει σημαντική εξοικονόμηση όχι μόνο στην παραγωγή και το βάρος, αλλά και στη συντήρησή του.

Τα πρώτα βιομηχανικά δείγματα του νέου υλικού θα είναι διαθέσιμα αυτό το καλοκαίρι. Εάν το πλαστικό αποδειχθεί πραγματικά τόσο καλό όσο λένε οι αναφορές, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση σε πολλές βιομηχανίες ταυτόχρονα.

Τα ανθεκτικά υλικά έχουν ένα ευρύ φάσμα χρήσεων. Δεν υπάρχει μόνο το σκληρότερο μέταλλο, αλλά και το πιο σκληρό και ανθεκτικό ξύλο, καθώς και τα πιο ανθεκτικά τεχνητά υλικά.

Πού χρησιμοποιούνται τα πιο ανθεκτικά υλικά;

Η αντοχή σε εφελκυσμό αυτής της ηλεκτρικά αγώγιμης ίνας είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή του ιστού μιας αράχνης που πλέκει σφαίρα. Το υλικό που προκύπτει χρησιμοποιείται για την κατασκευή υπερελαφρών θωράκισης σώματος και αθλητικού εξοπλισμού. Το όνομα ενός άλλου ανθεκτικού υλικού είναι ONNEX, που δημιουργήθηκε με εντολή του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ. Εκτός από τη χρήση του στην παραγωγή θωράκισης σώματος, το νέο υλικό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα ελέγχου πτήσης, αισθητήρες και κινητήρες.

Υπάρχει μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε από επιστήμονες, χάρη στην οποία λαμβάνονται ισχυρά, σκληρά, διαφανή και ελαφριά υλικά μέσω του μετασχηματισμού αεροπηκτών. Με βάση αυτά, είναι δυνατή η παραγωγή ελαφριάς θωράκισης σώματος, θωράκισης για άρματα μάχης και ανθεκτικών δομικών υλικών.

Οι επιστήμονες του Νοβοσιμπίρσκ ανακάλυψαν έναν αντιδραστήρα πλάσματος μιας νέας αρχής, χάρη στον οποίο είναι δυνατή η παραγωγή νανοσωληνίσκου, ενός εξαιρετικά ισχυρού τεχνητού υλικού. Αυτό το υλικό ανακαλύφθηκε πριν από είκοσι χρόνια. Είναι μια μάζα ελαστικής συνοχής. Αποτελείται από πλέγματα που δεν φαίνονται με γυμνό μάτι. Το πάχος των τοιχωμάτων αυτών των πλέξεων είναι ένα άτομο.

Το γεγονός ότι τα άτομα φαίνεται να είναι φωλιασμένα μεταξύ τους σύμφωνα με την αρχή της «Ρωσικής κούκλας φωλιάς» καθιστά το νανοσωληνίσκο το πιο ανθεκτικό υλικό από όλα τα γνωστά. Όταν αυτό το υλικό προστίθεται σε σκυρόδεμα, μέταλλο και πλαστικό, η αντοχή και η ηλεκτρική αγωγιμότητά τους ενισχύονται σημαντικά. Το νανοσωληνάριο θα βοηθήσει να γίνουν τα αυτοκίνητα και τα αεροπλάνα πιο ανθεκτικά. Εάν το νέο υλικό βγει σε ευρεία παραγωγή, τότε οι δρόμοι, τα σπίτια και ο εξοπλισμός μπορούν να γίνουν πολύ ανθεκτικά. Θα είναι πολύ δύσκολο να τα καταστρέψετε. Το νανοσωληνάριο δεν έχει εισαχθεί ακόμη σε ευρεία παραγωγή λόγω του πολύ υψηλού κόστους του. Ωστόσο, οι επιστήμονες του Νοβοσιμπίρσκ κατάφεραν να μειώσουν σημαντικά το κόστος αυτού του υλικού. Τώρα το νανοσωληνάριο μπορεί να παραχθεί όχι σε κιλά, αλλά σε τόνους.

Το πιο σκληρό μέταλλο

Αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, την τήξη χάλυβα χρωμίου, νικρώμιο και ούτω καθεξής. Χρησιμοποιείται για αντιδιαβρωτικές και διακοσμητικές επιστρώσεις. Οι πέτρινοι μετεωρίτες που πέφτουν στη Γη είναι πολύ πλούσιοι σε χρώμιο.

Το πιο ανθεκτικό δέντρο

Το ξύλο είναι μιάμιση φορά ισχυρότερο από το χυτοσίδηρο και η αντοχή του σε κάμψη είναι περίπου ίση με αυτή του σιδήρου. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, η σημύδα σιδήρου θα μπορούσε μερικές φορές να αντικαταστήσει το μέταλλο, επειδή αυτό το ξύλο δεν υπόκειται σε διάβρωση και σήψη. Το κύτος ενός πλοίου από Iron Birch δεν χρειάζεται καν να βαφτεί· το πλοίο δεν θα καταστραφεί από τη διάβρωση και επίσης δεν φοβάται τα οξέα.

Μια σημύδα Schmidt δεν μπορεί να τρυπηθεί από μια σφαίρα, δεν μπορείτε να την κόψετε με ένα τσεκούρι. Από όλες τις σημύδες στον πλανήτη μας, η Iron Birch είναι η μακροβιότερη - ζει για τετρακόσια χρόνια. Ο βιότοπός του είναι το φυσικό καταφύγιο Kedrovaya Pad. Πρόκειται για ένα σπάνιο προστατευόμενο είδος που περιλαμβάνεται στο Κόκκινο Βιβλίο. Αν δεν υπήρχε τέτοια σπανιότητα, το εξαιρετικά δυνατό ξύλο αυτού του δέντρου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί παντού.

Αλλά τα ψηλότερα δέντρα στον κόσμο, τα κόκκινα ξύλα, δεν είναι πολύ ανθεκτικό υλικό.

Το ισχυρότερο υλικό στο σύμπαν

Το γραφένιο θα εγκαταλείψει σύντομα τα επιστημονικά εργαστήρια. Όλοι οι επιστήμονες στον κόσμο σήμερα μιλούν για τις μοναδικές του ιδιότητες. Έτσι, μερικά γραμμάρια υλικού θα είναι αρκετά για να καλύψουν ένα ολόκληρο γήπεδο ποδοσφαίρου. Το γραφένιο είναι πολύ εύκαμπτο και μπορεί να διπλωθεί, να λυγίσει ή να τυλιχτεί.

Πιθανοί τομείς χρήσης του είναι ηλιακοί συλλέκτες, κινητά τηλέφωνα, οθόνες αφής, εξαιρετικά γρήγορα τσιπ υπολογιστών.
Εγγραφείτε στο κανάλι μας στο Yandex.Zen

εφαρμογή

Για εξαιρετικά λεπτά gadget

Από την ανακάλυψη του γραφενίου, ήταν γενικά αποδεκτό ότι θα άλλαζε ηλεκτρονική τεχνολογίαεγγύς μέλλον. Αυτό επιβεβαιώθηκε από τον τεράστιο αριθμό αιτήσεων για διπλώματα ευρεσιτεχνίας για το δικαίωμα χρήσης του που κατατέθηκαν από εταιρείες τεχνολογίας. Ωστόσο, το 2012, ένα παρόμοιο αλλά πιο πολλά υποσχόμενο υλικό, το σιλικένιο, συντέθηκε στη Γερμανία. Το γραφένιο είναι ένα στρώμα τόσο παχύ όσο ένα άτομο άνθρακα. Το πυριτικό είναι το ίδιο στρώμα ατόμων πυριτίου. Έχουν πολλές παρόμοιες ιδιότητες. Το Silicene έχει επίσης εξαιρετική αγωγιμότητα, η οποία εγγυάται αυξημένη παραγωγικότητα με χαμηλότερες εισροές θερμότητας. Ωστόσο
Η σιλικίνη έχει μια σειρά από αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα. Πρώτον, είναι ανώτερο από το γραφένιο σε δομική ευελιξία· τα άτομά του μπορούν να προεξέχουν έξω από το επίπεδο, γεγονός που αυξάνει το εύρος των εφαρμογών του. Δεύτερον, είναι πλήρως συμβατό με τα υπάρχοντα ηλεκτρονικά που βασίζονται σε πυρίτιο. Αυτό σημαίνει ότι θα απαιτήσει πολύ λιγότερο χρόνο και χρήμα για την εφαρμογή του.

Ηγέτης στην παραγωγή υλικών κατασκευής, φινιρίσματος και συσκευασίας από μανιτάρια είναι η νεαρή εταιρεία Ecovative, της οποίας οι ιδρυτές βρήκαν χρυσωρυχείοστο μυκήλιο - το βλαστικό σώμα του μανιταριού. Αποδείχθηκε ότι έχει εξαιρετικές ιδιότητες τσιμέντου. Τα παιδιά στο Ecovative το ανακατεύουν με φλούδες καλαμποκιού και βρώμης, πλάθουν το μείγμα στο επιθυμητό σχήμα και το κρατούν στο σκοτάδι για αρκετές μέρες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το μυκητιακό θρεπτικό όργανο επεξεργάζεται την τροφή και δεσμεύει το μείγμα σε μια ομοιογενή μάζα, η οποία στη συνέχεια ψήνεται σε φούρνο για αντοχή. Ως αποτέλεσμα αυτών των απλών χειρισμών, λαμβάνεται ένα ελαφρύ, ανθεκτικό, ανθεκτικό στη φωτιά και την υγρασία φιλικό προς το περιβάλλον υλικό που μοιάζει με αφρώδες πλαστικό. Με βάση αυτή την τεχνολογία, η Ecovative αναπτύσσει επί του παρόντος υλικό για προφυλακτήρες, πόρτες και ταμπλόαυτοκίνητα Ford. Επιπλέον, έχουν καθιερώσει την παραγωγή μικρά σπίτια Mushroom Tiny House, που δημιουργήθηκε εξ ολοκλήρου από μυκήλιο.

Υλικά μανιταριών

εφαρμογή

Για πράσινες κατασκευές
και παραγωγή επίπλων

Αερότζελ

εφαρμογή

Για θερμομόνωση

Ένα συμβατικό πήκτωμα αποτελείται από ένα υγρό, το οποίο επικοινωνεί με ένα τρισδιάστατο πολυμερές πλαίσιο μηχανικές ιδιότητες στερεά: έλλειψη ρευστότητας, ικανότητα διατήρησης σχήματος, πλαστικότητα και ελαστικότητα. Σε ένα airgel, το υγρό αντικαθίσταται από αέριο αφού το υλικό έχει στεγνώσει σε μια κρίσιμη θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα είναι μια ουσία με εκπληκτικές ιδιότητες: ρεκόρ χαμηλής πυκνότητας και θερμικής αγωγιμότητας. Έτσι, το airgel με βάση το γραφένιο είναι το μεγαλύτερο ελαφρύ υλικόστον κόσμο. Παρά το γεγονός ότι το 98,2% του όγκου του είναι αέρας, το υλικό έχει τεράστια αντοχή και μπορεί να αντέξει φορτίο 2.000 φορές το βάρος του. Το Airgel είναι ίσως το καλύτερο θερμομονωτικό σήμερα, που χρησιμοποιείται τόσο σε διαστημικές στολές της NASA όσο και σε μπουφάν για ορειβάτες με πάχος μόλις 4 mm. Μια άλλη εκπληκτική ιδιότητα είναι η ικανότητα να απορροφά ουσίες 900 φορές το βάρος της. Μόλις 3,5 κιλά αερογέλης μπορούν να απορροφήσουν έναν τόνο χυμένου λαδιού. Χάρη στην ελαστικότητά του και τη θερμική του αντίσταση, το απορροφούμενο υγρό μπορεί να αποσπαστεί σαν σφουγγάρι και το υπόλοιπο απλά καίγεται ή απομακρύνεται με εξάτμιση.

Το Ferrofluid είναι υγρό υλικό, ικανό να αλλάξει το σχήμα του υπό την επίδραση μαγνητικό πεδίο. Οφείλει αυτήν την ιδιότητα στο γεγονός ότι περιέχει μικροσωματίδια μαγνητίτη ή άλλα ορυκτά που περιέχουν σίδηρο. Όταν τους φέρουν ένας μαγνήτης, έλκονται από αυτόν και σπρώχνουν τα μόρια του υγρού μαζί τους. Το Ferrofluid είναι ίσως το πιο προσιτό από όλα τα υλικά που παρουσιάζονται: μπορείτε να το αγοράσετε online ή ακόμα και να το φτιάξετε μόνοι σας. Τα σιδηρορευστά είναι ανώτερα σε θερμοχωρητικότητα και θερμική αγωγιμότητα από όλα τα λιπαντικά και ψυκτικά υλικά. Χρησιμοποιούνται πλέον ως υγρά σφραγιστικά γύρω από τους περιστρεφόμενους άξονες των σκληρών δίσκων και ως ρευστό εργασίας σε υδραυλικά έμβολα ανάρτησης. Στο εγγύς μέλλον, η NASA σχεδιάζει να τα χρησιμοποιήσει σε τηλεσκοπικούς καθρέφτες, ώστε να μπορούν να προσαρμοστούν στις ατμοσφαιρικές αναταράξεις. Επιπλέον, τα μαγνητικά υγρά θα πρέπει να είναι χρήσιμα στη θεραπεία του καρκίνου. Μπορούν να αναμειχθούν με αντικαρκινικά φάρμακα και, χρησιμοποιώντας μαγνήτη, να εγχύσουν με ακρίβεια το φάρμακο στην πληγείσα περιοχή χωρίς να βλάψουν τα γύρω κύτταρα.

Υγρό μέταλλο

εφαρμογή

Για τη θεραπεία του καρκίνου

Αυτοθεραπευόμενα υλικά

εφαρμογή

Για τη μεγάλη διάρκεια ζωής των πραγμάτων

Εφευρίσκονται υλικά αυτοίασης διάφορες περιοχές: κατασκευές, ιατρική, ηλεκτρονικά. Ανάμεσα στις πιο ενδιαφέρουσες εξελίξεις είναι ένας υπολογιστής που προστατεύεται από σωματικές βλάβες. Η μηχανικός Nancy Sottos είχε την ιδέα να προμηθεύσει σύρματα με μικροσκοπικές κάψουλες που περιέχουν υγρό μέταλλο. Όταν σπάσει, η κάψουλα σπάει και γεμίζει τη ρωγμή σε δευτερόλεπτα. Ο μικροβιολόγος Hank Jonkers χρησιμοποιεί μια παρόμοια μέθοδο για να παρατείνει τη ζωή δρόμων και κτιρίων αναμειγνύοντας βακτηριακά σπόρια και ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιεςγια αυτούς. Μόλις εμφανιστεί μια ρωγμή στο τσιμέντο και μπει νερό, τα βακτήρια ξυπνούν από τον ύπνο τους και αρχίζουν να επεξεργάζονται το φαγητό σε ανθεκτικό ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο γεμίζει τις ρωγμές. Η καινοτομία επηρέασε επίσης την κλωστοϋφαντουργία. Ο Αμερικανός επιστήμονας Marek Urban δημιούργησε ένα ανθεκτικό υλικό που μπορεί να επισκευάσει ανεξάρτητα τη ζημιά που έλαβε. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να κατευθύνετε μια συμπυκνωμένη υπεριώδη ακτίνα πάνω στο ύφασμα.

Στο εγγύς μέλλον, η ύλη θα μπορεί να αλλάξει το σχήμα, την πυκνότητα, τη δομή και άλλα φυσικές ιδιότητεςμε προγραμματιζόμενο τρόπο. Αυτό απαιτεί τη δημιουργία υλικού που έχει τη δυνατότητα επεξεργασίας πληροφοριών. Στην πράξη, θα μοιάζει με αυτό: το τραπέζι IKEA θα συναρμολογηθεί μόλις το βγάλετε από το κουτί και το πιρούνι θα μετατραπεί εύκολα σε κουτάλι αν χρειαστεί. Ήδη, το MIT δημιουργεί αντικείμενα που μπορούν να αλλάξουν σχήμα. Για το σκοπό αυτό, εξαιρετικά λεπτό ηλεκτρονικές πλακέτεςσυνδυάζονται με κράματα με μνήμη σχήματος - μέταλλα που αλλάζουν διαμόρφωση υπό την επίδραση θερμότητας ή μαγνητικού πεδίου. Οι σανίδες απελευθερώνουν θερμότητα σε καθορισμένα σημεία, με αποτέλεσμα το αντικείμενο να συναρμολογείται στη δομή που επινοήθηκε από τους επιστήμονες. Ναι, από επίπεδη μεταλλικά φύλλακατάφερε να συναρμολογήσει ένα ρομπότ εντόμων. Ένας σημαντικός τομέας της προγραμματιζόμενης ύλης είναι η claytronic, η οποία αναπτύσσει νανορομπότ που μπορούν να έρθουν σε επαφή μεταξύ τους και να δημιουργήσουν τρισδιάστατα αντικείμενα με τα οποία ο χρήστης μπορεί να αλληλεπιδράσει. Η Claytronics θα μπορεί να προσφέρει μια ρεαλιστική αίσθηση συνδεσιμότητας σε μεγάλες αποστάσεις, που ονομάζεται «στοιχήματα». Χάρη σε αυτό, θα μπορείτε να ακούσετε, να δείτε και να αγγίξετε κάτι που βρίσκεται στην άλλη άκρη του κόσμου.

Claytronica

εφαρμογή

Να παράγει πράγματα που μπορούν
αλλάζουν σχήμα κατόπιν ζήτησης

Βακτηριακή κυτταρίνη

εφαρμογή

Για βιώσιμη παραγωγή ρούχων

28.03.2018

Η έννοια της αντοχής του πλαστικού από τη σκοπιά ενός λαϊκού και ενός μηχανικού είναι πολύ διαφορετική. Αν μιλάμε για οικιακή αντοχή, εννοούμε μια απλή κατανόηση που βασίζεται στην αρχή "σπάει ή δεν σπάει". Το ίδιο χαρακτηριστικό για την παραγωγή, την κατασκευή, το σχεδιασμό έχει πολλές πτυχές, μετά από μελέτη των οποίων αποδεικνύεται ότι όλα τα υλικά έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά με τα οποία μπορεί να προσδιοριστεί ο σκοπός και η ικανότητά τους να χρησιμοποιηθούν για συγκεκριμένους σκοπούς.

Δυστυχώς, είναι αδύνατο να υποδειχθεί το πιο ανθεκτικό πολυμερές για αντικειμενικούς λόγους. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά δύναμης ταξινομούνται σύμφωνα με ένα ευρύ φάσμα χαρακτηριστικών, το σύνολο των οποίων ορίζει την έννοια της δύναμης. Εξαρτάται από τις ιδιότητες του ίδιου του πλαστικού, τη δομή και την αντίδρασή του στην αλλαγή εξωτερικές συνθήκες. Για παράδειγμα, θεωρείται «ισχυρό» για τη δημιουργία μονόλιθων από σκυρόδεμα, αλλά παρουσιάζει εξαιρετικά ασθενή αντοχή σε κάμψη και σπασίματα. Για έναν μη ειδικό, παρόμοιες αντιφάσεις μπορούν να βρεθούν στις ιδιότητες οποιουδήποτε πολυμερούς και του υλικού που βασίζεται σε αυτό - πλαστικό.

Χαρακτηριστικά αντοχής, σκληρότητας, ελαστικότητας πλαστικού

Στην έννοια της δύναμης (η φύση της αντίδρασης σε φυσική άσκηση) είναι σύνηθες να περιλαμβάνονται τα αποτελέσματα της δοκιμής ενός υλικού σύμφωνα με διάφορα κριτήρια. Ανάλογα με το πόση δύναμη ασκήθηκε στο δείγμα, μπορείτε να μάθετε τα χαρακτηριστικά του πολυμερούς και την ικανότητά του να αντιστέκεται σε ένα συγκεκριμένο φορτίο προφίλ:

αντοχή σε θλίψη - διατήρηση της φυσικής δομής και του σχήματος του δείγματος όταν συμπιέζεται.

Η αντοχή σε εφελκυσμό χαρακτηρίζει την ικανότητα ενός δείγματος να αντιστέκεται στην εφελκυστική δύναμη.

αντοχή παραμόρφωσης - ένα κριτήριο που δείχνει την ικανότητα να αντέχει την παραμόρφωση και να επιστρέψει σε Αρχική θέση;

πλαστικό όριο - η ελάχιστη δύναμη με την οποία το υλικό θα "ρέει", θα τεντωθεί, χωρίς να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα.

αντοχή κρούσης - η ικανότητα απορρόφησης της ενέργειας κρούσης χωρίς να καταστρέφεται η δομή.

Η σκληρότητα είναι το αντίστροφο της πλαστικότητας, το όριο της διατήρησης του σχήματος υπό τη δύναμη.

Ανάλογα με το είδος του φορτίου που θα φέρει το προϊόν κατά την παραγωγή, την επεξεργασία και τη λειτουργία, επιλέγεται ένα υλικό με ορισμένες ιδιότητες. Επομένως, είναι άχρηστο να μιλάμε για το πιο ανθεκτικό πολυμερές. ? - αυτή είναι μια ερώτηση που απαιτεί μια σύνθετη απάντηση, εξέταση ενός συνόλου χαρακτηριστικών.

Αντοχή διαφορετικών τύπων πλαστικών

Πρακτικά παραδείγματα αξιολόγησης χαρακτηριστικών αντοχής διαφορετικά πλαστικάκαι τα πλαστικά δείχνουν πόσο πολύπλοκα διασταυρώνονται οι ιδιότητές τους μετά από βαθιά επαγγελματική εξέταση.

Αντοχή παραμόρφωσης

Το πολυστυρένιο, το πολυανθρακικό, ο μεθακρυλικός πολυμεθυλεστέρας χαρακτηρίζονται ως μηχανικά ανθεκτικά υλικάσε διαφορετικές καταπονήσεις, αλλά το φορτίο παραμόρφωσης προκαλεί γρήγορα την καταστροφή τους. Με σημαντική πρόσκρουση, η αντοχή θα είναι χαμηλή, αλλά θα απαιτηθεί σημαντική δύναμη παραμόρφωσης για την καταστροφή του σκληρού πλαστικού. Έτσι, η σκληρότητα ενός πλαστικού δείχνει την αντοχή του, την περιορισμένη αντοχή κρούσης και την ευθραυστότητα του όταν παραμορφώνεται. Είναι εύκολο για έναν μη ειδικό να μπερδευτεί σχετικά με αυτό.

Ευελιξία και πλαστικότητα

Το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο ανήκουν στην ομάδα των πλαστικών υλικών - αντιστέκονται ελαφρώς στην παραμόρφωση, αλλά ταυτόχρονα για πολύ καιρόμην σπάσετε κάτω από ένα τέτοιο φορτίο. Αυτή η ικανότητα χαρακτηρίζεται από ένα αρχικό μέτρο ελαστικότητας - η αρχική αντίσταση στη δύναμη παραμόρφωσης είναι αρκετά μεγάλη, αλλά αφού ξεπεραστεί ένα ορισμένο όριο, αρχίζει η παραμόρφωση. Τα εύκαμπτα πλαστικά μπορούν να χαρακτηριστούν ως λιγότερο ανθεκτικά, αλλά με υψηλή αντοχή στην κρούση. Απορροφούν ενέργεια καλά από το εξωτερικό, κατά την πρόσκρουση και το φορτίο, αλλάζουν σχήμα για μεγάλο χρονικό διάστημα και δεν «σπάνε». Γι' αυτό χρησιμοποιείται όπου απαιτείται υψηλή ευκαμψία του υλικού, ικανότητα αντοχής σε σημαντική δύναμη διατηρώντας το σχήμα του.

Ισχυρές πλαστικές ίνες

Υλικά όπως το Kevlar, το νάιλον και οι ίνες άνθρακα έχουν υψηλή αντοχή συγκρίσιμη με τα σκληρά πλαστικά, έχουν περιορισμένη αντοχή στο φορτίο κραδασμών και μπορούν να αντισταθούν στην παραμόρφωση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το κύριο πλεονέκτημά τους είναι η ικανότητα να αντιστέκονται στη δύναμη θραύσης για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιούνται ίνες όπου είναι πιθανό να προκύψουν φορτία εφελκυσμού. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το Kevlar, το οποίο είναι ικανό να μην σπάει κάτω από δυνάμεις που σχίζουν χάλυβα.