Значення хімії у створенні нових матеріалів

Ви вже знаєте, що у промисловості широко використовуються різні матеріали.

Речовини, що використовуються для виготовлення будь-якого фізичного тіла, називаються матеріалами.

Для здійснення кожного хіміко-технологічного процесу потрібна апаратура, виготовлена з таких матеріалів, які здатні опиратися різним агресивним впливам, у тім числі хімічним механічним, термічним, електричним, часом і радіаційним та біологічним.

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.