Materiale industriale
CURS 8
MATERIALE ORGANICE
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiina MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i Nanomateriale
tiina materialelor este un domeniu interdisciplinar ce
studiaz structura, obinerea, proprietile, metodele de
procesare (creare de noi materiale, transformare a celor
existente) i aplicaiile materialelor.
Materialele sunt n general solide, dar nu neaparat.
(ex. materiale lichide - fluidele hidraulice)
ex. nemateriale - materiile prime - minereuri - solide
petrol (lichide)
Introducere
tiina materialelor anorganice (metale i aliajemetalice, materiale silicatice (ceramic, sticle, etc)).
tiina materialelor organice - studiaz materialele ncare componentul cu ponderea cea mai mare estede natur organic.
tiina materialelor-clasificare
Materialele organice sunt materiale ce au la baz
polimeri, dar n componenta lor pot intra i materiale
anorganice (ex. fibre de sticl, silice) sau compui cu
molecul mic organici sau anorganici.
tiina materialelor organice
Funcie de proveniena, materialele organice se
mpart n 3 categorii:
materiale organice naturale - se ntlnesc n natur:
lemn, piele natural, cauciuc natural;
materiale organice semi-sintetice (artificiale) - provin
din modificarea chimic sau mecanic a materialelor
organice naturale. ex.: vscoza, hrtia;
tiina materialelor organice
materiale organice sintetice - conin materiale
rezultate n urma unui proces de sintez realizat de
om. ex.: polimeri sintetici, materiale compozite
polimerice, etc.
tiina materialelor organice
Evoluia materialelor
10000 i.e.n.
Piatra i lemnul
1000 i.e.n.
Fierul
0
Cimentul
1800
Oelul
1900
Polimeri
&
Compozite
2000
Nanomateriale
&
Nanocompozite
Noile clase de materiale compozite nanostructurate vor dominapeisajul industrial al secolelor viitoare
Wolfgang Herrman, U. Munich
1939 - Gordon i De Bryne: - rina fenolic + fibrede in = GORDONAEROLITE (ca o alternativ laaliajele de Al)
1942-1943 - rini poliesterice + fibre de sticl =materiale compozite pentru ecranele transparente aleradarelor
1966: - fibre de bor; 1968: - fibre de carbon; 1972: -fibre aramidice; 1976: - fibre polietilenice
2000: - 60 milioane tone compozite se produc peglob
Apollo-11 - (75% din MC); Discovery (87% din MC !)
Scurt istoric
Materiale compozite
32%
3%
27%
6%
2%
26%
2%
2%America deNordAmerica deSudEuropa de Vest
Europa de Est
OrientulMijlociuAsia-Pacific
Rusia
- dimensiunea pieii pentru fiecare regiune a globului -
Materiale compozite
AustriaBelgiaDanemarcaFinlandaFrantaGermaniaGreciaIrlandaItaliaLuxemburgMarea BritanieOlandaPortugaliaSpaniaSuedia
- distribuia pieii n rile Europei de Vest
Materiale compozite
- distribuia pe sectoare a produselor finite de compozite pentru rile europene -
Materiale organice naturale.LEMNUL
Clasificare: de esen moale (pinul,
molidul, santalul) de esen tare (nucul,
stejarul)
Lemnul ca material organiceste un material compozit-nalt anizotrop
Lemnul poate fi descris att prin MACROSTRUCTURsa ct i prin MICROSTRUCTURA sa.
Macrostructura lemnului
scoartaexterioara
scoarta interioara
cambiu
alburn
inima lemnului
miezul
Apa
Adsorbia n pereii celulelor fibrelor lemnoase
Nelegat, n diverse caviti i spaii libere
Coninutul n umiditate al lemnului (%) = (Masa de ap din prob) / (Masa probei uscate) x 100
Dup uscare timp ndelungat, lemnul mai conine 8 - 16% ap
Coninutul n umiditate al lemnului
Coninutul n umiditate depinde de zona considerat ncopac i de tipul lemnului (de ex. Lemn esen moale -zona alburn-150%, zona de inim-60%; lemn de esentare - ambele zone conin circa 80%).
Coninutul n umiditate al lemnului
Punctul de saturare al fibrei (PSF) = coninutul de
umiditate la care peretele celulei este saturat i nu exist
ap liber; n medie PSF = 28%; proprietile mecanice
ale lemnului cresc sub PSF iar peste PSF sunt constante.
Dup tierea copacului, lemnul pierde apa i se contract
(10 - 15% pe transversal i 0,1% pe longitudinal).
Obiect Coninut de umiditaterecomandat (%)Mobil, decoraiuniinterioare 6 - 10
Parchet 7 - 11
Ferestre, ui exterioare 10 - 15
Influena coninutului n umiditate al lemnului
Principalul constituent al pielii i deci i al
pielii naturale este reeaua de fibre de
colagen.
Colagenul este o protein (polimer rezultat
din policondensarea aminoacizilor) cu o
structura caracteristic (n total 14 tipuri de
colagen; n piele doar 4 tipuri).
Elementele constitutive ale pielii
Reeaua fibroas este compus din fibrile
de colagen (groase de 100nm), fiecare
coninnd aproximativ 7000 de molecule
de colagen.
Aproximativ 50 de fibrile se grupeaz
mpreun i formeaz fibrele elementare.
Fibrele elementare la rndul lor formeaz
mnunchiuri, ce realizeaz o reea
tridimensional.
Elementele constitutive ale pielii
Aceast structur ntreesut confer
proprietile mecanice ale pielii: rezistena,
elasticitatea, flexibilitatea, porozitatea i
rezistena la strpungere cu instrumente
ascuite
Elementele constitutive ale pielii
Este un produs de origine vegetal care se gsete n
latexul (emulsia apoas) secretat de unele plante (cca
1000 specii), dintre care cea mai important este
arborele de cauciuc (Hevea brasiliensis).
Acesta furnizeaz >99% din producia mondial de
cauciuc natural. Plantaii de arbori de cauciuc se gsesc
n Asia de Sud-Est (Tailanda, Indonezia, Malaiezia),
Africa i Brazilia.
Materiale organice naturale. Cauciucul natural
n prezent se exploateaz doar n Asia de Sud-Est
(principalul productor) i Africa, deoarece plantaiile
braziliene au fost distruse de un parazit.
Arborele de cauciuc ncepe s produc latex la 5-7 ani
de la plantare i furnizeaz latex o perioad de 25-30 de
ani.
Materiale organice naturale. Cauciucul natural
Latexul (numit i lapte) este produs de aa-numitele
celule de lapte ce se afl localizate ntre scoara i
cambiu.
Latexul se extrage din arborele de cauciuc prin creterea
coajei acestuia i colectarea lichidului care se scurge.
Materiale organice naturale. Cauciucul natural
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicat i tiina MaterialelorCatedra de tiina i Ingineria Materialelor Oxidice i NanomaterialeIntroducereSlide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Evoluia materialelorScurt istoricMateriale compoziteMateriale compoziteMateriale compoziteMateriale organice naturale.LEMNULMacrostructura lemnuluiSlide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22