Inleiding
Metalen-nabije, verre en heel verre toekomst
Links…
Rechts: enkel in labo op kleine schaal, direct van ijzererts reduceren met waterstof ipv aardgas. Veel
lagere co2 uitstoot, nog beter als waterstof ook op goede manier geproduceerd is. Groene waterstof
is momenteel nog extreem duur.
Dit proces is heel erg aan het evolueren, over 5 jaar misschien helemaal anders. Wordt veel in
geïnvesteerd
Materiaalgroepen - Polymeren
Koolstofruggegraat: koolstofverbindingen met waterstof aan de losse delen
Elementen aan de lichte kant van de tabel, metalen zijn zwaar.
Structuur van kunststof zijn een amorf, een warrige boel
Kettingen zijn nog altijd verbonden dus de sterkte wordt niet verwaarloosd: molecuen verbonden
door elektrische bindingen, afstand is zeer belangrijk,
natuurlijk niet zo sterk als metalen
Wel probleem bij belasting: draden komen verder van elkaar
Grote gevoeligheid voor temperatuur binnen het gebied dat wij de kunststof gebruiken
Thermoharders: volledige moleculaire opbouw, op een bepaald moment carboniseert het gewoon op
temperatuur
Thermoplasten: wel smeltbaar, gunstig voor productie
Niet zo sterk
Toepassingen: afdak uit polycarbonaat, plexiglas: polycarbonaat is duurder en slagvaster, ook
alternatief voor glas owv breuken
Bekleding muur in ziekenhuis: anti-bacterieel, van nature niet maar wel met toeslagstoffen.
Ook kleuren zijn toeslagstof: kleur zijn zware metalen-> niet goed owv recyclage
Vb. Spelen 2008 peking: zwembad gebaseerd op badschuim
,Teflon achtige folie erover
Bij regen is het super luid, impactweerstand is heel hoog
Recyclage beperkt
Gemakkelijk op papier maar geen controle
12% gerecycleerd,
de rest op stort of verbrand
Chemische recycleren: monomeer er terug uithalen: veel chemicaliën en duur
Forever chemicals: pfas 3M…
Materiaalgroepen – keramieken
Zowel atomen uit metaalgroep als uit de niet-metaalgroep
Kristalstructuur: Dichte stapeling van moleculen, veel meer variaties
Soortelijk gewicht tussen metalen en kunststoffen, grootte orde van 3000-3500 kg:m³
Slechte geleidbaarheid
Bestand tegen hoge temperatuur, hard en bros
Ziggurat: meest duurzame materialen, staat er al 4000 jaar
Treksterkte wordt gezien als 0
Vaak een dun laagje bekledingslaag, email
Materiaalgroepen – composieten
Materialen die op het niveau van het materiaal een composietstructuur hebben
Vezels worden samengebonden in een kunststof matrix
Vb. structureel composiet: sandwichpaneel
Veel ontwerpvrijheid
Laag soortelijk gewicht: trasnport, wapens
Bij vliegtuigen meer en meer composietmaterialen
Menselijk bot is ook composietmateriaal
Studentenwoningen tu delft: geen massa dus je hoort alles
Beton is ook composiet: granulaten met beton,…
RECYCLAGE is onmogelijk
Materiaalkeuze
Primaire eisen: Sterkte en stijfheid
Secundaire eisen: omgeving, veiligheid, kwaliteit,…
,Software volgens ashby via athena: materialen testen voor toepassingen
Examen: actieve kennis, toepassingen en welk materiaal
Verbrandingsoven aan de binnenkant keramische materialen. Waarom? Wat zijn de nadelen of wat
zijn aandachtspunten
Leerstof zijn de slides
Glas
Historiek
Kleine klompjes in bagdad (woestijn)
eerste glas voor vlakke toepassingen: fles blazen-> voor en achterkant weg-> open doen en glad
maken
vlakglas begin 19e eeuw:
Foucault
- In oven en dan door debiteuse met lange spleet-> gordijnstrepen
Libbey owens
- Trekken, niet perfect glad
Vanaf 1950: pilkington proces
- Vloeibaar tinbad
Recyclage
, Geen chemischebrug
Volledig recycleerbaar
Enige wat je nodig hebt is energie om glas vloeibaar te maken, als deze energie koolstofneutraal is
dan is het materiaal ook neutraal.
Voorbeelden: verbindingen zijn kritieke punten, platen zetten uit. Als dit fout is dan gaat het breken
Voldoende uitzettingsmogelijkheden -> rubber
Structureel glas moet de belastingen opnemen, voldoende sterkte,…
Laagjes afwisselend van glas en kunststoffolie. Als het begeeft heb je nog tijd om het te maken
Gebogen glaspanelen gaan ook, maar dit is moeilijk en gaan problemen mee gepaard
Wat is glas?
Definitie en structuur
1. Technisch materiaal, samengesteld uit anorganische oxiden, waarvan de smelt kan afkoelen
zonder kristalliseren.
2. Materiaal dat bij afkoeling overgaat van vloeibare naar vaste fase zonder dat kristallisatie
optreed.
In smelt
- Sterk ongeordend netwerk gevormd
- Dalende temperatuur
Continue viscositeitstoename, vorming groter wordende gebieden met samenhangende
molecuulgroepen en ionencomplexen
Die gebieden zijn niet meer bij machte zich tot een stabiel kristalrooster om te vormen, in
ongeordende toestand onderkoeld en verstarren tot glas
Normaal glas: doorzichtig
In wezen een grote molecule, geen interne oppervlakken, holten of insluitingen met afmetingen
die golflengte van licht benaderen -> geen discontinuïteiten die licht verstrooien
Fysische structuur van glas
- Anorganische elementen en verbindingen
o Doorgaans: smelten, vorming vloeistof met viscositeit van water – bij afkoeling zeer snelle
kristallisatie bij stolpunt, onderkoeling kan van kleine druppels, doch niet ver onder stolpunt
o Glas: smelten, vorming zeer viskeuze vloeistof – bij afkoeling al dan niet kristallisatie
afhankelijk van de snelheid van afkoelen. Zeer laag, dan kristallisatie. Bij hoge snelheid,
temperatuur onbeperkt te verlagen. Viscositeit wordt zo groot dat het materiaal blijkbaar
een vaste stof is, Glas
- Verband vloeibare, kristallijne en glasvorm bij
afkoelen
o Volume neemt af
o Afkoelingssnelheid van belang
Klein+ kiemen in de smelt:
Kristallisatie bij smelttemperatuur
Aanzienlijke volumevermindering
Metalen-nabije, verre en heel verre toekomst
Links…
Rechts: enkel in labo op kleine schaal, direct van ijzererts reduceren met waterstof ipv aardgas. Veel
lagere co2 uitstoot, nog beter als waterstof ook op goede manier geproduceerd is. Groene waterstof
is momenteel nog extreem duur.
Dit proces is heel erg aan het evolueren, over 5 jaar misschien helemaal anders. Wordt veel in
geïnvesteerd
Materiaalgroepen - Polymeren
Koolstofruggegraat: koolstofverbindingen met waterstof aan de losse delen
Elementen aan de lichte kant van de tabel, metalen zijn zwaar.
Structuur van kunststof zijn een amorf, een warrige boel
Kettingen zijn nog altijd verbonden dus de sterkte wordt niet verwaarloosd: molecuen verbonden
door elektrische bindingen, afstand is zeer belangrijk,
natuurlijk niet zo sterk als metalen
Wel probleem bij belasting: draden komen verder van elkaar
Grote gevoeligheid voor temperatuur binnen het gebied dat wij de kunststof gebruiken
Thermoharders: volledige moleculaire opbouw, op een bepaald moment carboniseert het gewoon op
temperatuur
Thermoplasten: wel smeltbaar, gunstig voor productie
Niet zo sterk
Toepassingen: afdak uit polycarbonaat, plexiglas: polycarbonaat is duurder en slagvaster, ook
alternatief voor glas owv breuken
Bekleding muur in ziekenhuis: anti-bacterieel, van nature niet maar wel met toeslagstoffen.
Ook kleuren zijn toeslagstof: kleur zijn zware metalen-> niet goed owv recyclage
Vb. Spelen 2008 peking: zwembad gebaseerd op badschuim
,Teflon achtige folie erover
Bij regen is het super luid, impactweerstand is heel hoog
Recyclage beperkt
Gemakkelijk op papier maar geen controle
12% gerecycleerd,
de rest op stort of verbrand
Chemische recycleren: monomeer er terug uithalen: veel chemicaliën en duur
Forever chemicals: pfas 3M…
Materiaalgroepen – keramieken
Zowel atomen uit metaalgroep als uit de niet-metaalgroep
Kristalstructuur: Dichte stapeling van moleculen, veel meer variaties
Soortelijk gewicht tussen metalen en kunststoffen, grootte orde van 3000-3500 kg:m³
Slechte geleidbaarheid
Bestand tegen hoge temperatuur, hard en bros
Ziggurat: meest duurzame materialen, staat er al 4000 jaar
Treksterkte wordt gezien als 0
Vaak een dun laagje bekledingslaag, email
Materiaalgroepen – composieten
Materialen die op het niveau van het materiaal een composietstructuur hebben
Vezels worden samengebonden in een kunststof matrix
Vb. structureel composiet: sandwichpaneel
Veel ontwerpvrijheid
Laag soortelijk gewicht: trasnport, wapens
Bij vliegtuigen meer en meer composietmaterialen
Menselijk bot is ook composietmateriaal
Studentenwoningen tu delft: geen massa dus je hoort alles
Beton is ook composiet: granulaten met beton,…
RECYCLAGE is onmogelijk
Materiaalkeuze
Primaire eisen: Sterkte en stijfheid
Secundaire eisen: omgeving, veiligheid, kwaliteit,…
,Software volgens ashby via athena: materialen testen voor toepassingen
Examen: actieve kennis, toepassingen en welk materiaal
Verbrandingsoven aan de binnenkant keramische materialen. Waarom? Wat zijn de nadelen of wat
zijn aandachtspunten
Leerstof zijn de slides
Glas
Historiek
Kleine klompjes in bagdad (woestijn)
eerste glas voor vlakke toepassingen: fles blazen-> voor en achterkant weg-> open doen en glad
maken
vlakglas begin 19e eeuw:
Foucault
- In oven en dan door debiteuse met lange spleet-> gordijnstrepen
Libbey owens
- Trekken, niet perfect glad
Vanaf 1950: pilkington proces
- Vloeibaar tinbad
Recyclage
, Geen chemischebrug
Volledig recycleerbaar
Enige wat je nodig hebt is energie om glas vloeibaar te maken, als deze energie koolstofneutraal is
dan is het materiaal ook neutraal.
Voorbeelden: verbindingen zijn kritieke punten, platen zetten uit. Als dit fout is dan gaat het breken
Voldoende uitzettingsmogelijkheden -> rubber
Structureel glas moet de belastingen opnemen, voldoende sterkte,…
Laagjes afwisselend van glas en kunststoffolie. Als het begeeft heb je nog tijd om het te maken
Gebogen glaspanelen gaan ook, maar dit is moeilijk en gaan problemen mee gepaard
Wat is glas?
Definitie en structuur
1. Technisch materiaal, samengesteld uit anorganische oxiden, waarvan de smelt kan afkoelen
zonder kristalliseren.
2. Materiaal dat bij afkoeling overgaat van vloeibare naar vaste fase zonder dat kristallisatie
optreed.
In smelt
- Sterk ongeordend netwerk gevormd
- Dalende temperatuur
Continue viscositeitstoename, vorming groter wordende gebieden met samenhangende
molecuulgroepen en ionencomplexen
Die gebieden zijn niet meer bij machte zich tot een stabiel kristalrooster om te vormen, in
ongeordende toestand onderkoeld en verstarren tot glas
Normaal glas: doorzichtig
In wezen een grote molecule, geen interne oppervlakken, holten of insluitingen met afmetingen
die golflengte van licht benaderen -> geen discontinuïteiten die licht verstrooien
Fysische structuur van glas
- Anorganische elementen en verbindingen
o Doorgaans: smelten, vorming vloeistof met viscositeit van water – bij afkoeling zeer snelle
kristallisatie bij stolpunt, onderkoeling kan van kleine druppels, doch niet ver onder stolpunt
o Glas: smelten, vorming zeer viskeuze vloeistof – bij afkoeling al dan niet kristallisatie
afhankelijk van de snelheid van afkoelen. Zeer laag, dan kristallisatie. Bij hoge snelheid,
temperatuur onbeperkt te verlagen. Viscositeit wordt zo groot dat het materiaal blijkbaar
een vaste stof is, Glas
- Verband vloeibare, kristallijne en glasvorm bij
afkoelen
o Volume neemt af
o Afkoelingssnelheid van belang
Klein+ kiemen in de smelt:
Kristallisatie bij smelttemperatuur
Aanzienlijke volumevermindering
