Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused (0)

Tallinna Tehnikaülikool - Materjaliteadus - Materjaliteaduse üldalused

1 Hindamata

12. Polümeeride tüübid. Termoplastid , vedelkristalsed polümeerid , termoaktiivsed polümeerid, elastomeerid.
Termokäitumise järgi jagatakse termoplastideks ja termoaktiivseteks.

Termoplastid on lineaarsed või väheargnenud polümeerid, mis korduval kuumutamisel vedelduvad ja jahtudes tahkestuvad.
Nii amorfsed kui poolkristallilised. Amorfsed: polümetüülmetakrülaat, polüstrüool, polüvinüülkloriid. Osaliselt kristallilised: polüetüleen , polütetrafluoretüleen, polüpropüleen , polüamiid, polüetüleen-tereftalaat ( polüester ).

Vedelkristalsed polümeerid: neis esinevad vedelas olekus korrastatud alad: ühedimensionaalne või kahedimensionaalne. Vedelkristalses olekus on näiteks täisaromaatsed polüestrid ja täisaromaatsed polüamiidid .

Termoaktiivsed polümeerid kõvastuvad kuumenemisel, kuid ei pehmene enne hävimist. Esmakordsel kuumutamisel tekivad ahelatevahelised ristsidemed, mis enam ei katke. Näiteks reaktoplastid ( fenool -formaldehüüdvaik ja melamiin -formaldehüüdvaik), kummid (saadakse elastomeeride vulkaniseerimisel).

Elastomeeridel on väga paindunud, keerdunud ja pikk lineaarne ahel, mida on kerge sirgeks tõmmata. Lai elastse oleku piirkond ja suur elastne deformatsioon (väike elastsusmoodul ). Pinge eemaldamisel taastavad oma esialgse pikkuse. Tähtsamad elastomeerid on butadieen , kloropreen, isopreen ja dimetüülsiloksaan. Vulkaniseerimise põhireakstsioon on ristsidumine küllastamata sidemete arvel. Kui ristsidemeid on palju, siis kummi jäigastub.
13. Polümeeride mehaanilised ja termomehaanilised omadused.
Mehaanilised omadused on üsna sarnased metallidega, eriti deformeerimisel. Erinevuseks on see, et polümeeridel sõltub deformatsioon jõu rakendamise kiirusest, temperatuurist ja keskkonnatingimustest.
Elastsusmoodul, tõmbetugevus ja venitatavus määratakse polümeeridel samuti nagu metallidel. Polümeeride tõmbetugevus võib olla väiksem või suurem kui elastsuspiir.
Polümeeride elastusmoodul ja tõmbetugevus võivad olla väga väikesed ja ka küllalt suured. Polümeeride venitatavus võib olla väga suur.
Temperatuuridel üle 40 kraadi muutub materjal täiesti plastiliseks.
Amorfsed termoplastid võivad sõltuvalt temperatuurist olla kolmes olekus: klaasitaolises, viskoelastses ja viskoosses olekus. Sulamistemperatuur ja klaasistumistemperatuur määratakse nagu klaasidel ruumala muutuse alusel sõltuvana temperatuurist. Osaliselt kristalselt polümeeril esinevad mõlemad temperatuurid. Tavaliselt on klaasistumistemperatuur võrdeline ligikaiudu 2/3 sulamistemperatuurist.
Mida väiksem ahelatse painduvus ja mida rohkem on ristsidemeid, seda kõrgem on klaasistumistemperatuur. Mida suurem molekulmass , seda kõrgemad mõlemad temperatuurid.
Allpool klaasistumistemperatuuri on polümeerid veidi elastsed, ülalpool sulamistemperatuuri aga vedelad.
Sulamis- ja klaasistumistemperatuuride vahel on nad viskoelastses (kummivoolavas) olekus.
Viskoelastses materjalis toimub pinge rakendamise algul elastne deformatsioon, seejärel hakkab toimuma viskoelastne deformatsioon ja voolamine . Pinge kadumisel kaob kohe elastne deformatsioon ja aeglaselt viskoelastne deformatsioon. Voolamise tulemusena tekkinud plastne deformatsioon säilib.
14. Polümeeride vormimine ja kasutamine
1) Termoplastide korral on enamkasutatavateks meetoditeks ekstrusioon ja survevalu .
Ekstrusioon on meetod, kus sula polümeer surutakse läbi vormiva otsiku konstantse ristlõikega tooteks (plaat, kile, toru, varras , profiilitooted).
Ekstrusioon-puhumisvormimisel surutakse materjalist ekstrudeeritud toru sulguva vormi poolte vahele ja puhutakse vormi õõnsuse kujuliseks (kanistrid, mahutid).
Survevalu korral surutakse sula polümeer valuvormi ja tahkestatakse vormi õõnsuse kujuliseks tooteks ja see võimaldab saada keerulise kujuga tooteid.
2) Reaktoplastide korral kasutatakse survevalu, kui kõvenev polümeer on piisavalt vedel. Rohkem kasutatakse kuumpressimise meetodit, kus lähtematerjalist pressitakse detail kuumutatavas vormis.
Polümeere kasutatakse järgmisel kujul:

Plastid
Kummid ja elastomeerid
Kiud ja kiudmaterjalid
Liimid ja sideained
Pinnakattematerjalid
Komposiitmaterjalid .

Plastid: kõige laialdasemalt kasutatakse komaktplastide sideainena ja kilematerjalina. Plastides kasutatakse nii termoplastilisi kui termoreaktiivseid polümeere. Vahtplaste kasutatakse heli- ja soojusisolatsiooniks ning pakkematerjalina.
Kile valmistamiseks kasutatakse polüetüleeni, aga ka PVC-d ja polüpropüleeni ja tsellofaani.
Kummide kasutusala on lai: autode, mootorrataste, traktoritem jalgrataste rehvid , mitmesugused tihendid , rihmad ja jalanõud . Polüsiloksaanahelaga kautšukist saadavat kummit nimetatakse silikoonkummiks ja tema töötemperatuuri piirkond on tunduvalt laiem kui teistel ja ta on ilmastiku- ja õlikindel.
Sünteetiliste kiudude valmistamiseks saab kasutada polümeere, mida saab tõmmata peenteks kiududeks. Tähtsamad on polüamiidid ja polüester. Poolsünteetlistest kasutatakse atsetaat-tselluloosi. Looduslikud polümeersed kiudmaterjalid on puuvill , vill, siid , lina, kanep .
Liimideks sobivad paljud polümeerid, kuna neil on nakkuvus paljude materjalidega. Näiteks epoksüüdliimid, mis koosnevad epoksüüdvaigust ja kõvendajast, millele lisatakse ka plastifikaatorit ja täiteaineid . Epoksüüdvaigud on vedelad või poolvedelad ained.
Kõvendajatena kasutatakse amiine ja hapete anhüdriide. Amiinide abil toimub kõvenemine toatemperatuuril, anhüdriidide korral tuleb kuumutada üle 100 kraadi.
Kõvenemise käigus katkeb üks hapniku side süsinikuga ja ta liidab endaga vesiniku aatomi amiinorühmast.
Polümeerseid kattekihte kasutatakse kaitseks agressiivse keskkonna eest, välimuse parandamiseks ja ka elektriisolatsiooniks. Levinud PVC katted .
15. Metallide elektrijuhtivus . Eritakistuse sõltuvus temperatuurist ja lisanditest. Ülijuhtivus .
Metalli erijuhtivus on määratud vabade elektronide kontsentratsiooniga n ja nende liikuvusega:
, kus e on elektroni laeng (1,6·10-19 C).
Suurima juhtivusega on hõbe (6,8·107 S/m) ja vask (6,0·107 S/m).
Lisandid ja defektid suurendavad elektronide hajutamist, vähendavad liikumist ja seega ka erijuhtivust.
Rohkem kasutatakse eritakistust, mida aga lisandid ja defektid suurendavad. Metalli summaarne eritakistus võrdub oma-eritakistuse, lisandite poolt tingitud eritakistuse ja defektide poolt tingitud eritakistuse summaga .
Eritakistuse sõltuvus temperatuurist: temperatuuri tõusul elektronide liikuvus väheneb, kuna hajutamine aatomi poolt suureneb. Samal ajal elektronide kontsentratsioon ei muutu, seega eritakistus kasvab.
Juhtivusmaterjalidena kasutatakse kõige rohkem külmalt töödeldud vaske. Väga nõrga voolu ja ülikõrgsagedusvoolu korral kasutatakse hõbedat ja kulda, sest need ei korrodeeru. Kõrgsagedusvool koguneb pinnale ja on vajalik suur pinnajuhtivus, korrosiooniproduktid on aga suure takistuseda.
Mõnel metallil (nt Hg) saab eritakistus peaaegu võrdseks nulliga juba enne 0 K saavutamist. Selliseid materjale nimetatakse ülijuhtideks ja nähtust ülijuhtivuseks. Kõigist tuntud metallidest umbes pooltel esineb ülijuhtivus. Ülijuhis praktiliselt puudub energiakadu . Ülijuhtivad materjalid on äärmiselt perspektiivsed elektrienergia ülekandmisel.
16. Dielektrikud, nende omadused ( polarisatsioon , juhtivus , läbilöök) ja kasutamine. Elektriisolatsioonimaterjalid.
Kõige iseloomulikum on polarisatsioon.
Polarisatsioon on laengute nihkumine dielektriku sees nii, et tekib sisemine elektriväli, mis on suunatud vastupidi välisele väljale.
Kondensaatori mahtuvus avaldub C=Q/U. Kui kondensaatori vahel on dielektrik , avaldub mahtuvus valemiga C=(Ɛ·S)/l. S – plaadi pindala, l – dielektriku paksus, Ɛ – võrdetegur, dielektriline läbitavus.
Mida suurem dielektriline läbitavus, seda suurem on kondensaatori mahtuvus. Suhteline dielektriline läbitavus: Ɛr = Ɛ/Ɛ0 = C/C0 , C0 – kondensaatori mahtuvus, kui plaatide vahel on tühjus , Ɛ0 – vaakumi dielektriline läbitavus (8,85·10-12 F/m).
Peamised polarisatsiooni liigid (laengute nihkumise liigid):
A – elektronpolarisatsioon – elektronpilve deformatsioon.
B – ioonide polarisatsioon – ioonide nihkumine võresõlmedest välja.
C – orientatsioon -polarisatsioon – polaarsete molekulide orienteerumine välise välja suunas.
Puhtad dielektrikud ei sisalda vabu laengukandjaid ja ei oma juhtivust. Reaalsed dielektrikud sisaldavad alati lisandeid, mis tekitavad teatava juhtivuse . Kõrgematel temperatuuridel tekib ioonjuhtivus.
Vahelduvas elektriväljas tekib dielektrikus polarisatsioonivool, mis on seotud laengute nihkumisega ühes suunas ja teises suunas.
Küllalt suure pinge juures kaotab dielektrik oma isoleerivad omadused, toimub elektriline läbilöök sädeme või elektrikaare kujul – läbilöögipinge U1.
Dielektrikuid kasutatakse elektriisolatsioonimaterjalidena ja kondensaatorite dielektrikuna.
Isolatsioonimaterjalil peab olema võimalikult suur eritakistus ja väike dielektriline läbitavus – mittepolaarne . Läbilöögipinge peab olema võimalikult suur.
Polümeeridest on paremad elektriisolatsiooniomadused mittepolaarsetel ja vähepolaarsetel: polüetüleenil, polüstüroolil ja teflonil. Nende ruumieritakistus on 1014 – 1016 Ωm, Ɛ on 2 – 2,5, U1 on 20 – 40 kV/mm, kuumakindlus kuni 100 kraadi, teflonil kuni 300.
Polaarsetest lineaarsetest polümeeridest kasutatakse PVCd, orgaanilist klaasi, lavsaani, polüamiide ja polüuretaani. Nende eritakistus on u 2 suurusjärku väiksem.
Vilk on looduses esinev kristalne aine, mis on kihilise ehitusega. Keemiliselt on vilk mitmesuguste kristallvett sisaldavate alumosilikaatide segu, millest tähtsamad on muskoviit ja flogopiit . Muskoviit on läbipaistev ja üks paremaid elektriisolatsioonimaterjale. Eriti suur on tema läbilöögipinge (100kV/mm) ja kuumakindlus (600 kraadi) (risti kihtidega vilk).
Isolatsioonimaterjalidena kasutatakse veel anorgaanilisi klaase ja keraamilisi materjale: isolatsiooniportselan, mille põhikomponent on mulliit, mis saadakse kaoliini ja korundi kooskuumutamisel.
17. Valguse koosmõju tahke kehaga . Metallide optilised omadused.
Kui valgus läheb ühest keskkonnast teise, siis osa valgusest peegeldub, osa neeldub, osa läheb läbi tahke materjali. I0 = Ip + In + Il , I0 – pealelangeva valguse intensiivsus, Ip – peegeldunud valguse intensiivsus, neeldunud valguse intensiivsus, läbinud valguse intensiivsus.
Läbipaistvad materjalid lasevad suurema osa pealelangenud valgusest läbi.
Läbipaistmatud materjalid neelavad või peegeldavad kogu pealelangeva valguse.
Matid materjalid lasevad mingil määral valgust läbi, kuid mitte otse, vaid hajunud kujul.
Metallid on läbipaistmatud, isolaatorid läbipaistvad, pooljuhid nii läbipaistvad kui läbipaistmatud. Pooljuhid on läbipaistvad valguse suhtes, mille footoni energia on väiksem keelutsooni laiusest, st kui λ > h ·c/Eg .
Suur tühjade elektronide energianivoode olemasolu metallides veidi kõrgemal täidetud nivoodest tingib selle, et metallid neelavad kogu pealelangeva valguse. Footonid annavad oma energia elektronidele, ergastades nad kõrgematele tühjadele nivoodele. Seetõttu on metallid läbipaistmatud kogu elektromagnetilise kiirguse pikemalainelisele osale kuni ultravioletse kiirguse keskosani. Metallid on läbipaistvad röntgen-ja gammakiirguse suhtes.
Suurem osa neeldunud valgusest kiiratakse metalli poolt uuesti välja. Ergastunud metallid lähevad tagasi madalamatele tühjaks jäänud nivoodele ja kiirgavad välja footoni ligikaudu sama lainepikkusega. See on samaväärne valguse peegeldumisega. Metallide peegeldavad 90-95% pealelangevast valgusest, ülejäänud eraldub soojusena, seetõttu on peegeldunud valgus veidi väiksema footoni energiaga.
Selle protsessi tulemusena omavad metallid hõbedat värvust, kui neid valhgustada valge valgusega. Kui metalli peegeldusspektris on pikemalaineline valgus, siis on ta kollase värvusega ( kuld ) või punakas-oranži värvusega (vask).
18. Materjali värvus. Polümeeride ja komposiitide optilised omadused. Optiliste omaduste kasutamine.
Valguse neeldumistegur läbipaistvas materjalis sõltub valguse lainepikkusest. Kõige rohkem neeldub rohelises klaasis roheline värvus, läbib sinine ja kollakas -oranž – need annavad kokku rohelise. Kui materjal neelab kõiki lainepikkusi ühtlaselt, on ta värvitu: ülipuhas klaas, ülipuhas monokristalne teemant ja safiir.
Dielektrikutes tekib neeldumine ja sellele järgnev kiirgamine juhul, kui on sisse viidud lisandeid, mis tekitavad lubatud energiaga nivoosid keelutsoonis. Näiteks kui viia safiiri Cr3+ ioone, siis omandab ta punase värvuse ja saame rubiini. Rubiini värvust määravad valguse poolt ergastatud elektronide tagasilangemisel valentstsooni eralduv kiirgus.
Peegeldunud valguses on värvus sama, mis läbib materjali. Kuid see pole alati nii. Küljelt vaadatuna määrab värvuse hajunud valgus, mis on tavaliselt sama lainepikkusega kui läbinud valgus.
Polümeerides ja komposiitides on tavaliselt kristalsed osad suurema murdumisnäitajaga ja amorfne keskkond väiksema murdumisnäitajaga. Tulemusena suur osa valgust materjalis hajub ning materjali läbipaistvus väheneb – matt materjal.
Materjalide optilisi omadusi kasutatakse kõige rohkem pooljuhtmaterjalide korral: näiteks valgustundlikud andurid, mis on tundlikud erinevas spektri piirkonnas infrapunasest ultravioletse valguseni.
Päikeseenergiat võib muuta elektrienergiaks pooljuht -päikeseelementide abil: töötavad põhimõttel, et pooljuhis p-n siirdealas (p- juhtivusega, n- juhtivusega alade kokkupuutepiirkond) neeldunud valgus tekitab seal auk-elektroni paari, mis sisemise elektrivälja toimel liiguvad eri suundades ja tekitavad välisahelas pinge.
Väga lai optiliste omaduste kasutusala on laserid ja valgusdioodid , mida kasutatakse indikaatorites.
Optilised kaablid: valmistatakse klaaskiududest.
19. Materjalide soojuslikud omadused: soojusmahtuvus , soojuspaisumine ja soojusjuhtuvus.
Keskmine soojusmahtuvus on soojushulk Q, mida materjalile tuleb anda, et tõsta tema temperatuuri 1 kraadi võrra.
Tegelik soojusmahtuvus C on piirväärtus , millele läheneb keskmine soojusmahtuvus, kui temperatuuri vahemik
läheneb nullile:
Tehakse vahet soojusmahtuvusel jääval rõhul Cp ja jääval ruumalal Cv.
Soojusmahtuvus on seotud kristallvõre sõlmedes olevate osakeste võnkumisega, mis toimuvad tasakaaluasendi ümber väga suure sagedusega ja väikse amplituudiga. Tekib lainetuse taoline nähtus. Väikseim võnkeenergia ühik on foonon.
Võnkumise intensiivsus temperatuuri alanemisel väheneb, seetõttu väheneb ka soojusmahtuvus. 0K lähedal saab võrdseks nulliga. Madalatel temperatuuridel kasvab soojusmahtuvus kiiresti vastavalt võrrandile: Cv = AT3 , kus A on konstant.
Edasi kasv aeglustub ja alates mingist temperatuurist jääb püsivaks. Selline temperatuur on Debye temperatuur (ΘD). Faasiülemineku käigus (sulamine, aurustumine ) muutub Cv hüppeliselt. Ideaalgaasidel on Cv max 3R.
Suurim soojusmahtuvus on polümeersetel materjalidel, väiksem keraamilistel materjalidel ja metallidel. Metallidest on suurim alumiiniumil.
Soojuspaisumine: suurem osa materjale paisub temperatuuri tõustes. Materjali lineaarmõõtmete muut avaldub:
- joonpaisumise tegur
Analoogiliselt ruumala muut
- ruumpaisumise tegur, isotroopsete materjalide korral võrdne 3.
Atomaarsel tasemel on paisumine aatomitevahelise kauguse suurenemine. Seda on võimalik selgitada aatomite potentsiaalse energia sõltuvusega aatomite vahelisest kaugusest. Tasakaalulisele aatomivahelisele kaugusele 0K juures vastab r0. Kõrgematele temperatuuridele vastavad vibratsiooni energiad E1, E2 jne. Koos energia kasvuga kasvab ka vibratsiooni amplituud . Potentsiaalse energia sõltuvus vahekaugusest on ebasümmeetriline, mistõttu suureneb temperatuuri tõusul ka keskmine vahekaugus . Kui potentsiaali auk oleks sümmeetriline, siis ei toimuks ka paisumist .
Mida tugevam side aatomite vahel, seda kitsam ja järsem on potentsiaali auk ning seda väiksemad on . Suurim paisumine on polümeeridel, väiksem metallidel ja veel väiksem keraamilistel materjalidel.
Materjali soojusjuhtivust iseloomustab soojusjuhtivuse tegur k, mis on võrdeteguriks soojusvoo Jq avaldises:
Soojuse ülekanne toimub kahe mehhanismi kaudu:

Kristallvõre võnkeenergia ülekandmisena

Vabade elektronide energia ülekandumisena.
Seega k = kv + kel
Metallidel on peamine ülekandemehhanism vabade elektronide abil, mistõttu on nende k võrdeline erijuhtivusega ja temperatuuriga:
, kus L on võrne kõikidel metallidel (Wiedemann-Franzi konstant).
Metallide soojusjuhtivus on suurim, väiksem keraamilistel materjalidel ja kõige väiksem polümeeridel.
Termoisolatsiooniks kasutatavatel materjalidel peab olema võimalikult väike soojusjuhtuvus.
20. Ferromagnetism ja ferrimagnetism.
Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega.
Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad – domeenid – mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paraleelselt. Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu matrjali summaarne magnetmoment puudub.
Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse magneetimiskõveraks. Magneetimisel toimub kaks efekti:

Domeenide kasv

Domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda
Kui need protsessid lõpevad, saavutatakse küllastus, millele vastab küllastusinduktsioon Bs. Magneetimiskõveralt saab leida magnetilise läbitavuse . Väikestele väljatugevustele vastab esialgne magnetiline läbitavus .
Välise magnetvälja perioodilisel muutumisel tekib nn hüstereesisilmus, mille iseloomustavad parameetrid on küllastusinduktsioon Bs, jääkinduktsioon Br ja koertsitiivjõud Hc.
Ferrimagneetikud erinevad ferromagneetikutest selle poolest, et neis on osa spinne orienteeritud vastupidises suunas ja nende magnetmomendid on väiksemad. Neid nimetatakse ferriitideks. Tüüpiline esindaja on magnetiit .Nende
on veidi väiksemad kui ferromagneetikutel. Magnetilised omadused sõltuvad temperatuurist. Ülalpool teatud temperatuuri ferromagnetilised omadused kaovad, kuna domeenide struktuur kaob.
21. Magnetmaterjalid . Magnetiliselt pehmed ja kõvad materjalid, nende omadused ja kasutamine.
Tüüpilised ferromagneetilised materjalid on Fe, Co ja Ni. Mitmed keraamilised materjalid on ferrimagneetikud.
Magnetmaterjalid jaotatakse magnetiliselt pehmeteks ja magnetiliselt kõvadeks. Erinevus on hüstereesisilmuses. Magnetiliselt pehme materjali hüstereesisilmus on kitsas , neil on suur
ja väike Hc. Magnetiliselt kõvadel on väiksem
ja suurem Hc.
Magnetiliselt pehmeid materjale kasutatakse vahelduvas magnetväljas. Eelistatakse suurema eritakistusega materjale.
Kasutatakse materjale:

Ülipuhas raud: ülisuur , väike , mistõttu püsiva magnetvoo juhina

Elektrotehniline lehtteras: 4% Si, mis suurendab eritakistust, isoleeritud lehtede kihina, mis takistab pöörisvoolude tekkimist.

Permalloidid: Fe ja Ni sulamid , paremate omadustega, kallimad

Ferriidid: kõrgsageduslikud materjalid, suur eritakistus
Magnetiliselt kõvasid materjale kasutatakse püsimagnetite, magnetlintide ja magnetiliste mäluelementide valmistamiseks.
Kasutatakse materjale:

Legeeritud ja karastatud terased

Magnetiliselt kõvad sulamis

Magnetiliselt kõvad ferriidid
Nende tähtsaim omadus on väljapoole antav maksimaalne energia, mis võrdub korrutisega B·H maksimumiga, mis on leitav hüstereesisilmuse neljandast sektorist.
22. Silikaatne keraamika , SiO2, silikaadid , süsiniku modifikaatorid.
Silikaadid koosnevad peamiselt ränist ja hapnikust. Silikaadid on peamised koostissad kivimites , savis ja liivas .
Silikaadi struktuuri käsitlemisel vaadatakse räni ja hapniku seoseid . Iseloomulik on tetraeedrite esinemine. Side Si ja O vahel on suunatud, st on teatud määral kovalentne . Erinevate silikaatide struktuurides on need SiO44- tetraeedrid ühendatud erinevateks ühe-, kahe- või kolmemõõtmelisteks struktuurideks.
Lihtsaim silikaatne materjal on SiO2, mis on liiva põhikoostisosa. Tema struktuur koosneb tetraeedritest, kus tetraeedri tipus olev hapnik on ka teise tetraeedri tipuosakeseks. Kui need tetraeedrid paiknevad korrapäraselt, tekib kristallstruktuur. SiO2 omab kolme polümorfset kristallmodifikatsiooni: kvarts , kristobaliit ja tridimiit. Nad on küllalt keerulise struktuuriga. Side on osaliselt kovalentne ja suunatud, siis võre on üsna hõre ja materjali tihedus väike. Kuna side on tugev, siis on kõrge sulamistemperatuur (kvartsil 1710 kraadi).
SiO2 võib olla ka mittekristalses e klaasitaolises olekus, kus tetraeedrite paigutus on mingil määral juhuslik. Silikaatklaasid on sisuliselt allajahutatudvedelikud, kus tetraeedrid ei ole jõudnud omandada korrapärast paiknemist.
On veel oksiide, mille jahtumisel on kristallide teke raskendatud ja seetõttu moodustavad kaalsi – klaasimoodustavad oksiidid (SiO2, B2O3 ja P2O5). Tavalised anorgaanilised klaasid (nt aknaklaas ) on silikaatklaasid, kuhu on lisatud ka teisi oksiide ( Na2O , CaO).
Silikaatsetes mineraalides esinevad SiO44- tetraeedrid üksikult või kompleksidena kahest, kolmest jne tetraeedrist. Tsüklid ja ahelad võivad tekkida tetraeedritest. SiO44- tetraeedrite laengu kompenseerivad katioonid Ca2+, Mg2+, Al3+ jne. Pärast laengu kompenseerimist seovad katioonid omavahel tetraeedreid ioonse sidemega.
Ühe tetraeedriga on mineraal fosteriit, kahe tetraeedriga mineraal akermaniit.
Savi ühes põhikomponendis – kaoliinis – on (Si2O5)2- kihid seotud Al2(OH)42+ kihtidega. Need kaks kihti on omavahel seotud tugevate kovalentsete sidemetega ja moodustavad kaksikkihi. Kuid teiste kaksikkihtidega on seotud nõrgalt. Sellistest kihtidest koosnevad näiteks savi, talk ja muskoviit.
Süsiniku modifikatsioonid on teemant, grafiit ja fullereenid .
Teemant tekib ülikõrgel rõhul, struktuur on sarnane sfaleriidi struktuuriga, ent koosneb ainult Cst. Teemandi struktuuri saab, kui TTK võre sisse asetada teine samasugune võre, mis on esimese suhtes nihutatud ¼ kuubi diagonaali võrra. Koordinatsiooni arv on 4. Iga süsiniku aatomi naabrid moodustavad jälle tetraeedri. Võre on võrdlemisi hõre.Samasuguse struktuuriga on pooljuhid Si ja Ge ning hall tina.
Teemanti füüsikalised omadused on äärmiselt atraktiivsed: ta on kõige kõvem materjal, elektrijuhtivus väike, kuid soojusjuhtivus ebanormaalselt suur, ta on optiliselt läbipaistev nähtavas ja infrapunases valguses, tal on suur murdumisnäitaja. Kasutatakse lõikeriistades. Saadakse ka sünteetiliselt, peamiselt polükristalse kilena, gaasifaasis toimuva reaktsiooni abil ja seda kasutatakse igasuguste pindade tugevdamiseks (lõike, puurimise, lihvimise tööriistad).
Grafiit on tavatingimustes stabiilne, ta on kihilise ehitusega, iga C aatom on seotud kolme teise C aatomiga tugeva kovalentse sidemega. Neljas süsiniku valentselektron on aga nõrga sidemega. Sellised kihid libisevad üksteise suhtes ja seepärast kasutatakse grafiiti määrdeainena. Grafiidi kristallid on anisotroopsete omadustega. Näiteks on elektrijuhtivus piki kihte suur nagu metallidel, kuid ristikihte 100 korda väiksem.
Grafiiti kasutatakse kütteelementides, elektroodides, valuvormides, keemilistes reaktorites, tiiglites ja konteinerites, takistites, galvaanielementides, õhupuhastites jne.
Fulleriinid on sfäärilised moodustised 60st C aatomist, mida võib nimetada ka molekuliks. Materjal kristalliseerub nii, et fullereenid moodustavad PTK võre. Materjal on dielektrik, kuid sobivate lisandite sisseviimisel võib saada pooljuhi või elektrijuhi.
Süsiniku nanotorud on sarnase struktuuriga, kuid C aatomite kiht moodustab nanomõõtmetes toru (läbimõõt kuni 100nm). Toru otsad on nagu fullereenid.
23. Anorgaanilised klaasid . Klaasisordid, nende koostis ja kasutamine. Klaasdetailide valmistamine.
Anorgaanilised klaasid peavad sisaldama vähemalt ühte klaasimoodustavat oksiidi, tavaliselt SiO2. Tavalist klaasi kasutatakse aknaklaasina, klaastaarana, optiliste läätsede valmistamiseks, klaaskiu valmistamiseks. Klaasi lähteained on räniliiv, sooda , potas, lubjakivi , booraks.
Mõned klaasisordid, nende koostis ja kasutamine

Sulatatud kvarts: >99,5% SiO2, kasutatakse tiiglid, konteinerid.

Kvartsklaas: 96% SiO2, 4% B2O3, laboriklaas.

Boorsilikaatklaas: 81% SiO2, 3,5% Na2O, 2,5% Al2O3, 13% B2O3, laboriklaas, toidunõud.

Aknaklaas: 75% SiO2, 16% Na2O, 5% CaO, 1% Al2O3, 4% MgO, aknaklaas.

Klaaskiud : 55% SiO2, 16% CaO, 15% Al2O3, 10% B2O3, 4% MgO.

Optiline klaas: 54% SiO2, 1% Na2O, 37% PbO, 8% K2O, läätsed .

Klaaskeraamika: 70% SiO2, 18% Al2O3, 4,5% TiO2 , 2,5% Li2O, toidunõud.
Klaasid ei oma kindlat sulamistemperatuuri. Kuumutamisel muutuvad järjest pehmemaks ja voolavamaks, kuni näivad vedelad. Klaasidel ei toimu hüppelist mahu muutu.
Joonisel on väga olulised punktid:

Sulamispunkt – viskoosus on umbes 10 Pa·s – muutub vedelaks

Tööpunkt – viskoosus on 1000 Pa·s – võimalik töödelda klaasimassi

Pehmenemispunkt - viskoossus on 5·106 Pa·s – hakkab deformeeruma

Lõõmutuspunkt – sellele vastaval temperatuuril toimub lõõmutus, mille käigus kõrvaldatakse termilised pinged , mis tekivad kiirel jahutamisel

Klaasistumispunkt – muutub rabedaks
Klaasidetailide valmistamine:
Lähtematerjalid sulatatakse koos. Kui on vajalik läbipaistvus, siis peab klaasimass olema homogeenne ja mullivaba, st küllalt vedel. Kasutatakse pressimist, puhumist ja tõmbamist.
Pressimist kasutatakse suhteliselt paksude detailide valmistamiseks: toidunõud. Pressvorm on grafiidiga kaetud malmvorm, mida kuumutatakse.
Puhumist kasutatakse pudelite, elektripirnide valmistamiseks. Puhumine võib toimuda samuti vormi sisse ja teostatakse automaatseadmega. Keeruliste ja kunstiesemete puhumine toimub käsitsi.
Tõmbamist kasutatakse aknaklaasi, torude ja varraste valmistamiseks.
Eraldi tehnoloogia on väga pikkade, ühtlase läbimõõduga ja peenikeste klaaskiudude tõmbamiseks. Kasutatakse nt klaasriide valmistamiseks ja komposiitides. Iga kiud koosneb kahest osast: keskmine suurema murdumisnäitajaga osa ja välimine väiksema murdumisnäitajaga. Toimub kiirte täielik sisepeegeldumine .
24. Traditsiooniline keraamika. Ehituskeraamika ja portselan , nende koostis ja kasutamine. Keraamiliste detailide valmistamine.
Traditsiooniline keraamika on savi baasoö valmistatud keraamika. Savi on kõige enam kasutatav, sest see on odav, teda on palju, teda saab kasutada ilma muude lisanditeta ja savi segu veega on väga plastiline ning hästi vormitav.
Ehituskeraamika: tellised , kahhelkivid, keraamilised plaadid .
Portselan – selline keraamika, mis põletamisel muutub valgeks. Portselanist valmistatakse toidu- ja muid nõusid, sanitaartehnikat, elektriisolaatoreid. Portselan sisaldab peale savi veel teisi komponente, mis mõjutavad detailide omadusi: täiteaineid (liiva) ja sulandajaid (põldpagu). Tüüpilised portselanid sisaldavad 50% savi, 25% puhast kvartsliiva ja 25% põldpagu.
Savi põhikomponent on kaoliin Al2O3·2SiO2·2H2O ja ta on kihilise ehitusega.
Keraamiliste detailide valmistamine:
Komponentidest vormitakse mitmesuguste märg - ja kuivmeetodite teel detailid. Peamised meetodid on hüdroplastiline vormimine, vormivalu ja pulbri pressimine.
Järgneb kuivatamine , mille käigust maht veidi väheneb, kuid kuivamine ei tohi olla liiga kiire, sest siis tekivad praod . Järgneb põletamine , mis toimub 900- 1400 kraadi juures ja sõltub lähtematerjalide koostisest ja detailide vajalikest omadustest. Põletamisel osa alumiiniumsilikaate sulab ja voolab tühemikesse. Jahtumisel see osa klaasistub ning seob omavahel kristalsed osad. Mida kõrgemal temperatuuril põletatakse, seda vähem poore jääb.
25. Osakestega (suurte osakestega ja naoosakestega) tugevdatud komposiidid .
Suureks loetakse osakesi siis, kui nad on tunduvalt suuremad molekulaarsetest mõõtmetest. Nanoosakeste korral on nende mõõtmed vahemikus 10-100nm.
Suurte teraliste osakestega komposiidid:
Plastid: sisaldavad täiteaineid, mis on suurte teraliste osakestega komposiidid. Teise rühma moodutavad betoonid, kus tsemendile on lisatud liiva või killustikku . Komposiitide tugevus sõltub keskkonna materjali ja dispergeeritud faasi osakeste vaheliste sidemete tugevusest.
Komposiite valmistatakse metallidest, polümeeridest ja keraamikast. Kõige sagedamini on keskkonnaks metall või polümeer, keraamikat kasutatakse sagedamini osakestena , mis annavad suurema tugevuse (näiteks metallkeraamika: niklile või kroomile lisatakse WC ja TiC osakesi, mis on äärmiselt kõvad, treiterade jaoks).
Betoonidest on tuntuimad tsementbetoon ja asfaltbetoon. Tsementbetoon sisaldab väiksemaid (liiv) ja suuremaid (killustik) osakesi. Lisandi osakased 60-80% betoonist, kuid vee ja tsemendi segu peab täielikult täitma kõik vahed . Suurema tugevuse saavutamiseks lisatakse betooni armatuur , saadakse raudbetoon .
Nanoosakestega komposiidid
Osakeste mõõtmed on makromolekulide ja kolloidosakeste suurusjärgus. Osakeste ja keskkonna vahelised sidemed on molekulaarsel tasemel. Materjali tugevdamisel tekitavad osakesed materjali sisse suunatud jõud ja takistavad dislokatsioonide liikumist (nagu sulamite korral).
Kasutatakse mitmete metallide ja sulamite tugevdamiseks. Lisatavad osakesed on tavaliselt keraamilised, kõige sagedamini oksiidid. Näiteks Ni sulamid, mida on tugevdatud u 3% ThO2 nanoosakestega, ja Al, kuhu on lisatud Al2O3 nanoosakesi.
26. Komposiitide kiudude ja keskkonna materjalid.
Kiudude valmistamiseks kasutatakse suure tugevusega materjale. Väga oluline on kiu läbimõõt: mida väiksem, seda suurem on komposiidi tugevus. Samas ka kallim.
Jämeduse alusel: udemed , kiud, traat.
Udemed: väga peenikesed monokristallid, praktiliselt ilma dislokatsioonideta ja väga tugevad. Ei kasutata väga laialdaselt, kuna on kallid ja nende sisseviimine maatriksisse on keeruline. Tähtsaim materjal on grafiit, mille eritugevus on 9,1 GPa.
Kiudmaterjalid: kõige rohkem kasutatakse klaasi, kuna see on odav, tugev (eritugevus 1,4 GPa) ja tehnoloogiline. Klaaskiuga komposiite kasutatakse väga palju transpordis (konteinerid, auto-, paadi- ja laevakered).
Suurema eritugevusega (kuni 2,7 GPa) on süsinikkiud , mis sisaldab peale grafiidi amorfseid osakesi. Süsinikkiududega komposiite kasutatakse väga palju sporditarvete valmistamiseks ( suusad , suusakepid, õngeridvad, golfikepid) ja lennukiehituses.
Eriti suure eritugevusega on aramiidkiud (2,8 GPa), mille tõmbetugevus on tunduvalt suurem kui teistel polümeeridel, kuid survetugevus on väike. Ta on termoplastiline, töötemperatuuri piirkond -200-200 kraadi. Aramiidkiuga komposiite kasutatakse näiteks kuulivestides, samuti spordivahendites.
Kasutatakse ka SiC kiude ja hübriidseid komposiite, kus on kahest või enamast erinevast materjalist kiudusid. Enamlevinud on klaaskiu ja süsinikkiu kombinatsioonid. Traadina kasutatakse tugevat terast (eritugevus 0,3 GPa), Mo ja W.
Keskkonna materjali ülesanne on siduda omavahel kiudusid ja kanda neile üle mehaanilist pinget. Ise võtavad nad vastu ainult väikese osa pingest . Peale selle kaitseb keskkond kiudusid kulumise ja väliskeskkonna mõjude eest. Keskkonna materjali valikul on tähtis tugev nakkumine kiududega.
Keskkonna materjalidena kasutatakse peamiselt polümeere ja metalle . Keskkonna materjal määrab ka komposiidi kasutamise temperatuuri.
Polümeeridest kasutatakse polüestreid, sest nendes on palju erineva koostisega vaike. Teiseks enamkasutatavateks materjalideks on epoksüüdvaigud, mis on odavamas ja saadakse polümeer polükondensatsiooni teel hapete või alustega, ning nad on väga nakkuvad teiste materjalidega, kuna sisaldavad ahelaid polaarseid –OH rühmi.
Metallidest kasutatakse keskkonna materjalidena kergeid metalle ja nende sulameid : Al, Mg, Ti. Töötemperatuur on tunduvalt kõrgem. Kasutatakse automootorites ja kosmosetehnikas. Turbiinides kasutatakse eriti kõrge töötemperatuuriga supersulamite keskkonnaga (Ni ja Co baasil) peenikeste volframtraadi kiududega materjali.
Kasutatakse ka süsinikku nii keskkonnaks kui kiudude materjalina. Valmistatakse nii, et süsinikkiud valatakse üle polümeeriga, töödeldakse detailiks ja allutatakse pürolüüsile, mille käigus laguneb polümeer süsinikuks ja gaasiliseteks aineteks . Töötemperatuur üle 2000 kraadi. Valmistatakse näiteks vormelautode piduriklotse, mis kuumenevad valge hõõgumiseni.
27. Kiududega tugevdatud komposiitide valmistamine. Kihilised komposiidid. Puit.
Tõmbamismeetodiga saab valmistada materjale, mis on pidevad ja ühtlase ristlõikega (vardad, torud). Kiudude kimp tõmmatakse läbi immutusvanni, kus toimub immutamine termoreaktiivse vaiguga. Edasi läheb kimp terasest vormi, mis annab vajaliku ristlõike ja eemaldab liigse vaigu. Järgneb kuumutusvorm, mis määrab lõpliku ristlõike ja kus toimub vaigu polümerisatsioon .
Kuumpressimine kileliste materjalide saamiseks: kiud koos termoreaktiivse vaiguga pressitakse kalandrite (kuumutatav rull) ja kahe paberkihi vahele. Üks paber jääb materjali kandekihiks ja teine eemaldatakse. Kuumutustemperatuur on madal, nii et polümerisatsioon toimub osaliselt. Saadavad lindid keritakse rulli ja nad säilivad 0 kraadi juures kuid. Lõplike detailide saamiseks eemaldatakse aluspaber ja lindid kantakse vajadusel mitmes kihis alusele kuumpressimise teel.
Kerimise meetodit kasutatakse silindrilise kujuga detailide valmistamiseks. Vaiguga immutatud kiud keritakse alusele mitmes kihis. Esimsel juhul saadakse universaalse tugevusega, teisel juhul ristisuunalise tugevusega ja kolmandal juhul pikisuunalise tugevusega detail. Pärast kerimist kuumutatakse ja eemaldatakse alusest.
Kihilised komposiidid koosnevad erinevate materjalide kihtidest, mis omakorda võivad olla komposiidid.
Tasapinnalised kihilised komposiidid: kohakuti asetatakse kihid, millel on suurim tugevus erinevas suunas, näiteks puidust, paberist või muust kudainest kihid, näiteks vineer . Kihid ühendatakse liimi või polümeerse sideainega.
Sandwich -tüüpi paneelid : koosnevad kahest tugevast materjalist lehest, mille vahel asub mingi väikse tiheduse ja tugevusega materjali kiht. Väiskihid on õhukesed metall -lehed või kiududega tugevdatud plastikud , keskel näiteks vahtplast, kummi, tsement , puit või siis meekärjekujulisi metallist struktuure ( ehitusmaterjalid ja lennukikered).

.DOCX Laadi alla originaalfail 16 lk · .docx · 12 allalaadimist

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #1

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #2

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #3

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #4

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #5

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #6

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #7

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #8

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #9

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #10

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #11

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #12

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #13

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #14

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #15

Materjaliteaduse üldalused Eksami kordamisküsimused #16

100 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 100 punkti.

~ 16 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2017-02-18 Kuupäev, millal dokument üles laeti

12 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

AnnaAbi Õppematerjali autor

polümeer metall polümeerid eritakistus mahtuvus dielektrik aatom keraamika klaasid soojusmahtuvus Materjaliteaduse üldalused

Sarnased õppematerjalid

docx

Materjaliteaduse üldalused eksamiküsimused

Eksamiküsimused 2015 KYP0040 Materjaliteaduse üldalused 1. Polükristalsed, monokristalsed ja amorfsed materjalid (2.4) 1) Valdav osa tahkeid aineid on polükristalse ehitusega, nad koosnevad suurest hulgast väikestest korrapäratult orienteeritud kristallidest. Tekib, kui kristallide kasv algab korraga paljudes kohtades (tavaliselt lisandid, kolloidosakesed jne). Üksikute terade pinnal muutub kristallvõre orientatsioon. Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev.

Materjaliteaduse üldalused

rtf

Materjaliteaduse üldalused 2012 kevad

Eksamiküsimused 2012 KYP0040 Materjaliteaduse üldalused 1. Polükristalsed, monokristalsed ja amorfsed materjalid (2.4) 1) Valdav osa tahkeid aineid on polükristalse ehitusega, nad koosnevad suurest hulgast väikestest korrapäratult orienteeritud kristallidest. Tekib, kui kristallide kasv algab korraga paljudes kohtades (tavaliselt lisandid, kolloidosakesed jne). Üksikute terade pinnal muutub kristallvõre orientatsioon. Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev.

Materjaliteaduse üldalused

docx

Materjaliteaduse üldaluste eksamiküsimused vastustega 2013

Eksamiküsimused 2013 KYP0040 Materjaliteaduse üldalused 1. Polükristalsed, monokristalsed ja amorfsed materjalid (2.4), antud joon 2- 19 ja 2-20 Valdav osa tahkeid aineid on polükristalse ehitusega, nad koosnevad suurest hulgast väikestest korrapäratult orienteeritud kristallidest. Tekib, kui kristallide kasv algab korraga paljudes kohtades (tavaliselt lisandid, kolloidosakesed jne) (joon 2-17). Üksikute terade pinnal muutub kristallvõre orientatsioon. Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev. Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (näiteks mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahuka kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli tõmbamise skeem sulandist on joonisel 2-19. Nii saadakse näiteks suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri.

Materjaliõpetus

docx

Materjaliteaduse üldaluste eksam

1.Polükristalsed, monokristalsed ja amorfsed materjalid. 1) Valdav osa tahkeid aineid on polükristalse ehitusega, nad koosnevad suurest hulgast väikestest korrapäratult orienteeritud kristallidest. Tekib, kui kristallide kasv algab korraga paljudes kohtades. Üksikute terade pinnal muutub kristallvõre orientatsioon. Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev. 2) Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallidon tavaliselt korrapärase hulktahuka kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli tõmbamise skeem sulandist on joonisel. Nii saadakse näiteks suuri pooljuht-materjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus, kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suu

Materjaliteaduse üldalused

docx

Materjaliteadus

Materjaliteaduse üldalused 1. Polükristalsed, monokristalsed ja amorfsed materjalid 1) Valdav osa tahkeid aineid on polükristalse ehitusega, nad koosnevad suurest hulgast väikestest korrapäratult orienteeritud kristallidest. Tekib, kui kristallide kasv algab korraga paljudes kohtades (joonis 2- 17). Üksikute terade pinnal muutub kristallvõre orientatsioon. Kui kritallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev (joonis 2-18). 2) Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokristallid (nt. Mäekristall) on tavaliselt korrapärase hulktahu kujulised. Tehnilistel eesmärkidel kasvatatakse monokristalle kunstlikult. Monokristalli tõmbamise skeem sulandist joonis 2-19. Nii saadakse nt suuri pooljuhtmaterjalide monokristalle läbimõõduga kuni 40 cm ja pikkusega üle meetri. Anisotroopia on nähtus , kus monokristalli omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakes

Materjaliteaduse üldalused

docx

Materjateaduse üldalused.

1. Polükristalsed, monokristalsed ja amorfsed materjali 1)Valdav osa tahkeid aineid on polükritalse ehitusega, nad koosnevad suurest hulgast väikestest korrapäratult orienteeritud kristallides. Tekib, kui kristallide kasv algab korraga paljudes kohtades. Üksikute terade pinnal muutub kritsallvõre orientatsioon. Kui kristallisatsioon algab vormi pinnalt, on orientatsioon veidi erinev. 2)Monokristall on tahke keha, kus aatomite korrapärane paiknemine jätkub kogu keha ulatuses, st on üksainus suur kristall. Looduslikud monokritallid on tavaliselt korrapärase hulktahuka kujulised. Anisotroopia on nähtus, kus monokritall omadused eri suundades on erinevad. See on seotud osakeste erineva tihedusega erinevates suundades. Anisotroopia on seda suurem, mida ebasümmeetrilisem on kritall. Omadused on näiteks elastsusmoodul, peegeldustegur, elektrijuhtivus. Polükritalne meterjal on isotroopne, omadused on keskmised. Võimalik on valmistada polükritalseid materjale, millest kritallid

Materjaliteaduse üldalused

pdf

Funktsionaalsed materjalid I kontrolltöö vastused

Ühendid on kõrge aururõhuga, mistõttu puhastatakse ümbersublimeerimise teel ja monokristalle kasvatatakse aurufaasist. Ainult CdTe saab puhastada tsoonsulatusega ja monokristalle kasvatada sulandist tõmbamisega Te rõhu all. Neile ühenditele on omane valgustundlikkus, mistõttu kasutatakse kiirgusdetektorites ja päikesepatareides, aga ka elektroluminofooridena (kuvariekraanides ZnS). Kõige kiiremini suureneb CdTe kasutamine. AIIBVI tüüpi ühendeid uuritakse ka TTÜ materjaliteaduse instituudis. Peamiseks huviobjektiks on nende kasutamise võimalused päikesepatareide loomisel, mis on tunduvalt odavamad kallitest Si kasutamise võimalused päikesepatareide loomisel. Praegu on aga AIIBVI tüüpi ühendeid sisaldavate päikesepatareide kasutegur veel väiksem. AIIBVI tüüpi ühendite asemel on hakatud kasutama nende analoogidena kolmik- ja nelikühendeid. Näiteks Cd kui tervistkahjustav element on asendatud kahe metalliga: Cu ja In-ga. Cd on II rühma element, sama

Funktsionaalsed materjalid

docx

Materjalide keemia eksamiküsimuste vastused 2015

Materjalide keemia I eksamiküsimused 2015. Pilet 1 Materjali mõiste. Materjal on konkreetse omadustega aine või ainete kompleks, mida saab kasutada mingite ühiskonna vajaduste rahuldamiseks nüüd või tulevikus. Materjale saab liigitada mitut moodi, näiteks looduslik/sünteetiline, orgaaniline/anorgaaniline jne. Üldiselt liigitus: metallid, keraamika, polümeerid ja komposiidid, kõrgtehnoloogilised materjalid Materjalide keemia uurib mikrostruktuuri mõju makroskoopilistele omadustele. Tsemendi kõvastumine, selle võrdlus lubja kõvastumisega. Tsement on hüdrauliline sideaine, mis kõvastub ka vee all. Tähtsaim on portlandtsement, mis valmistatakse lubjakivi ja savi peenestatud segu kuumutamisel. Lubjakivi laguneb, eraldub CO2, ning CaO ja savi reageerivad paakumise käigus, reaktsiooni saadustena tekivad kaltsiumsilikaadid 3CaO*SiO2. Kui saadus jahvatada ja seejärel segada veega, kõvastub segu kiiresti, sest tekivad kaltsiumhüdraatsilikaadid. 3CaO*SiO2 + H2O = 3CaO*Si

Materjalide keemia

Rohkem sarnaseid