آشنایی با غیر فلزات

آشنایی با غیر فلزات

در این مقاله به آشنایی با غیرفلزات و انواع آنها در صنعت می‌پردازیم. لطفا در ادامه با ما همراه باشید.

غیر فلزات دسته دوم مواد جامد صنعتی را تشکیل می‌دهند که می‌توان آنها را به دو دسته غیر فلزات طبیعی و مصنوعی دسته‌بندی نمود. غیر فلزات طبیعی شامل موادی مانند: چوب، سنگ، پروتئین، پشم، ابریشم، پنبه، کتان، لاستیک طبیعی یا کائوچو و امثال آنها هستند که در صنایع مختلف نظیر: نساجی، ساختمان و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند و غیر فلزات مصنوعی به تمام مواد غیرفلزی ساخته شده دست بشر اطلاق می‌شود که مطابق نمودار زیر می‌توان آنها را در سه دسته پلیمرها، سرامیک‌ها و کامپوزیتها جای داد.

الف) پلیمرها

پلیمرها (درشت مولکولها) مولکول‌های بزرگی هستند که از به‌هم چسبیدن تعداد زیادی مولکول‌های کوچک‌تر تشکیل می‌شوند. مولکول‌های کوچک را مونومر و عمل اتصال و پیوند آنها را پلیمر شدن می‌گویند. در شکل بخشی از یک مولکول پلیمری (تفلون) نشان داده شده است. چنانچه واحدهای سازنده یک پلیمر (مونومر) از یک نوع باشند آن را همونومر و اگر مونومرهای تشکیل دهنده یک پلیمر متفاوت باشند به آن کوپلیمر گفته می‌شود. بنابراین وزن مولکولی پلیمرها بستگی به نوع و تعداد مونومرهای تشکیل دهنده آن دارد.

تقسیم‌بندی :

پلیمرها را می‌توان به صورت‌های مختلف تقسیم‌بندی کرد. درحالت کلی می‌توان آنها را به دو دسته پلیمرهای طبییعی و پلیمرهای مصنوعی تقسیم کرد. پلیمرهای طبیعی به‌طور مستقیم از گیاهان و حیوانات به‌دست می‌آیند نظیر: چوب، چرم، پشم، پنبه، ابریشم، پروتئین‌ها، آنزیم‌ها، ولی پلیمرهای مصنوعی از مولکولهای کوچک (مونومر) در واحدهای پتروشیمی ساخته می‌شوند.

مواد پلیمری به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب، کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله در ساخت وسایل خانگی، اسباب بازی‌ها، بسته‌بندی‌ها، کیف و چمدان، کفش، میز و صندلی، شیلنگ‌ها و لوله‌های انتقال آب، رنگ‌های محافظ و تزئینی، لاستیک اتومبیل و غیره دارند. همچنین پلیمرها پایداری خوبی در مقابل مواد شیمیایی دارند. بعضی از آنها شفاف بوده و می‌توانند جایگزین شیشه شوند. اغلب پلیمرها عایق الکتریکی هستند. اما پلیمرهای خاصی نیز وجود دارند که تا حدی قابلیت هدایت الکتریکی دارند.

تفلون از جمله مواد پلیمری است که به دلیل ضریب اصطکاک پایینی که دارد به عنوان پوشش برای جلوگیری از چسبیدن مواد غذایی در وسایل پخت و پز استفاده می‌شود. پلیمرهای صنعتی طی سالهای اخیر توانسته‌اند با توجه به تنوع و گستردگی در خواص و ویژگی‌های خود باعث تحول بزرگی در عرصه مواد صنعتی شوند. به‌طوری که امروزه در بسیاری موارد به دلیل خواص بهتر و هزینه کمتر تولید، جایگزین مناسبی برای مواد صنعتی دیگر به حساب می‌آیند. در شکل زیر دو نمونه از جایگزینی پلیمرها مشاهده می‌شود. قسمت الف نشان می‌دهد که لوله‌های پلیمری جایگزین لوله‌های فولادی شده‌اند و قسمت ب نشان می‌دهد که امروزه قایق‌ها به دلیل مزایای ویژه مواد پلیمری (از جمله سبک بودن) از پلیمر ساخته می‌شوند.

       

تقسیم بندی پلیمرهای صنعتی

پلیمرهای صنعتی را می‌توان بر حسب خواص و رفتار آنها در برابر حرارت و خواص مکانیکی مطابق نمودار زیر به سه دسته تقسیم‌بندی کرد.

ب) سرامیک‌ها

مواد سرامیکی متناسب با خواصی که دارند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و توسعه آنها از نظر کمی و کیفی به سرعت درحال گسترش می‌باشد. سرامیک‌ها دسته دیگری از مواد صنعتی غیرفلزی معدنی هستند که از جمله خواص شاخص آنها نسبت به مواد صنعتی دیگر عبارت است از :

ج) کامپوزیتها

مواد کامپوزیتی یا مرکب از دو فاز زمینه و تقویت کننده تشکیل شده‌اند. فاز زمینه با احاطه کردن فاز تقویت کننده آن را در محل خود نگه می‌دارد و فاز تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ماده کامپوزیتی می‌گردد. به‌طور کلی فاز تقویت کننده می‌تواند به‌صورت رشته‌های کوتاه، بلند و یا ذرات ریز با شکلهای گوناگون باشند که در شکل زیر سه حالت از این مواد به صورت شماتیک نشان داده شده است.

مواد کامپوزیت به منظور دستیابی به مواد با خواص متفاوت و برتر از مواد صنعتی دیگر تولید می‌شوند. به کمک مواد مرکب مهندسین علم مواد قادر هستند مواد جدیدی متناسب با نیازهای واقعی صنایع در عرصه‌های مختلف بسازند. اجزای تشکیل دهنده کامپوزیتها از لحاظ شکل، ترکیب شیمیایی و خواص با یکدیگر متفاوت‌اند. شکل زیر دو نوع از مواد کامپوزیتی چوبی و پلیمری را نشان می‌دهد.

فایبرگلاس یکی از پرکاربردترین کامپوزیتهای با زمینه پلیمری است که توسط فیبر شیشه تقویت شده است و امروزه در ساخت قطعات هواپیما، بدنه جنگنده‌های رادار گریز، پره نیروگاه‌های بادی و بالگردها از کامپوزیتها استفاده می‌شود به‌طور کلی مواد کامپوزیتی به دلیل داشتن جرم کم و استحکام مکانیکی بالا نسبت به فلزات، در صنعت هوا و فضا کاربرد وسیعی دارند.

مزایای مواد کامپوزیتی

مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیاز می‌توان خواص آنها را کنترل کرد. به‌طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:

از اینکه ما را با مقاله آشنایی با غیر فلزات ها همرایی کردید از شما سپاسگذاریم.

منبع : دانش فنی پایه (سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی)