Сторінка
2

Значення хімії у створенні нових матеріалів

До групи неметалічних матеріалів належать і такі тради­ційні матеріали, як кераміка, порцеляна, фаянс, скло, цемент, бетон, графіт, які знаходять дедалі нове і нове використання

Останнім часом вимоги до матеріалів неухильно зроста­ють. Це пояснюється тим, що значно ширше застосовуються тепер екстремальні впливи — надвисокі й наднизькі тиски та температури, ударні й вибухові хвилі, йонізуючі випроміню­вання, ферменти. З огляду на це зростає також роль хімії у створенні нових матеріалів, здатних опиратися цим впливам.

Особливе місце серед нових матеріалів посідають компо­зити.

Композиційні матеріали, що складаються з пластичної основи (матриці) та наповнювача, називаються композитами.

Серед композитів виділяють кермети (кераміко-металічні матеріали), норпласти (наповнені органічні полімери) і піни (газонаповнені матеріали).

Як основу (матрицю) використовують метали і сплави, по­лімери, кераміку. Наповнювачі, що застосовуються, особливо для композитів на основі пластмас, значно різноманітніші. Від них залежить міцність і жорсткість композитів.

В Україні започатковані принципово нові методи добуван­ня композитів, наприклад на основі боридів металів (віднов­лення оксидів металів бором у вакуумі та карбідом бору). Освоєно метод прямого синтезу силіцидів з металу й силіцію, а також безпосереднє відновлення оксидів металів силіцієм тощо. Багатьма своїми властивостями — міцністю, ударною в'язкістю, міцністю від утоми тощо — композити значно пе­ревищують традиційні матеріали, завдяки чому потреби су­спільства в них і взагалі у нових матеріалах безперервно зростають. На виготовлення композитів витрачають великі кошти, цим пояснюється той факт, що головними спожива­чами композитів поки що є авіаційна і космічна промисло­вості.

ЗНАЧЕННЯ ХІМІЇ У РОЗВ'ЯЗАННІ СИРОВИННОЇ ПРОБЛЕМИ

У зв'язку з бурхливим розвитком промисловості у XX ст. різко збільшився обсяг добування й переробки корисних копа­лин. За останні 40 років багатьох корисних копалин було видо­буто більше, ніж за всю історію людства. Тепер у світі щорічно вилучається й переробляється 100 млрд т гірських порід. А в хімічному виробництві як сировину використовують не лише гірські породи. Це призводить до того, що багато які сировинні джерела швидко виснажуються, внаслідок чого й виникає си­ровинна проблема. Уже тепер багато країн відчувають гостру нестачу окремих видів сировинних ресурсів. В Україні, напри­клад, не вистачає такої горючої мінеральної сировини, як наф­та і природний газ.

Багато рідкісних металів раніше не знаходили застосування через їх промислову недоступність, але потреби в цих металах атомної енергетики, мікроелектроніки, радіотехніки, космічної техніки, які сьогодні визначають науково-технічний прогрес, зробили можливим промислове добування розсіяних елемен­тів.

Комплексне використання сировини спрямовується на за­стосування всіх її головних частин для добування корисних продуктів або матеріалів. Це означає, що з одного виду сиро­вини можна добути велику кількість різних продуктів. Напри­клад, нині деревина використовується не лише як джерело виготовлення меблів, а й як джерело величезних матеріальних цінностей.

Хімія робить суттєвий внесок у створення різноманітних матеріалів: металічних і неметалічних. Серед металічних ма¬теріалів найчастіше використовуються сплави на основі залі¬за - чавун і сталь, на основі міді - латунь і бронза, на основі алюмінію, магнію, нікелю, ніобію, титану, танталу, цирконію та інших металів. З металічних сплавів ви¬готовляються теплообмінники, ємкості, мішалки, трубопрово¬ди, контактні апарати, колони та інші апарати. Для поліпшення якості металічних матеріалів використо¬вують порошкову металургію. Вона включає процеси вироб¬ництва металічних порошків і спікання з них виробів. Сучасна порошкова металургія займається, по-перше, створенням ма¬теріалів і виробів з такими характеристиками (склад, струк¬тура, властивості), яких досі неможливо досягти відомими ме¬тодами плавки; по-друге, виготовленням традиційних мате¬ріалів і виробів, але за вигідніших техніко-економічних показ¬ників виробництва. У розробці теоретичних основ найважливіших процесів по¬рошкової металургії провідне місце посідає Інститут проблем Матеріалознавства НАН України. Перший в Україні (і в ко¬лишньому СРСР) завод порошкової металургії став до ладу в м. Бровари (поблизу Києва) у 1965 р. Серед неметалічних матеріалів важливого значення набули полімери на основі фенолформальдегідних смол, полівінілхлориду, поліетилену і фторопластів. Ці матеріали, на відміну від металічних, виявляють високу стійкість до агресивних середовищ, мають низьку густину, високу тривкість до стирання, добрі діелектричні й теплоізоляційні властивості. Окрім цього, важливе значення мають каучуки та різні матеріали на їх основі - бутилкаучук, фторкаучук, силіконові каучуки тощо. До групи неметалічних матеріалів належать і такі традиційні матеріали, як кераміка, порцеляна, фаянс, скло, цемент, бетон, графіт, які знаходять дедалі нове і нове використання Останнім часом вимоги до матеріалів неухильно зростають. Це пояснюється тим, що значно ширше застосовують тепер екстремальні впливи — надвисокі й наднизькі тиски та температури, ударні й вибухові хвилі, йонізуючі випромінювання, ферменти. З огляду на це зростає також роль хімії створенні нових матеріалів, здатних опиратися цим впливам. Особливе місце серед нових матеріалів посідають композити. Композиційні матеріали, що складаються з пластичної основи (матриці) та наповнювача, називаються композитами. Серед композитів виділяють кермети кераміко-металічні матеріали), норпласти (наповнені органічні полімери) і піни (газонаповнені матеріали). Як основу (матрицю) використовують метали і сплави, полімери, кераміку. Наповнювачі, що застосовуються для композитів на основі пластмас, значно різноманітніші. Від них залежить міцність і жорсткість композитів. В Україні започатковані принципово нові методи добування композитів, наприклад на основі боридів металів (відновлення оксидів металів бором у вакуум, та карбідом бору). Освоєно метод прямого синтезу силіцидів з металу и силіцію - безпосереднє відновлення оксидів металів силіцієм тощо. Багатьма своїми властивостями — міцністю, ударною в'язкістю, міцністю від утоми тощо - композити значно перевищують традиційні матеріали, завдяки чому потреби суспільства в них і взагалі у нових матеріалах безперервно зростають. На виготовлення композитів витрачають великі кошти, цим пояснюється той факт, що головними споживачами композитів поки що є авіаційна і космічна промисловості.