H12 Materialen
12.1 Van structuur naar eigenschappen
Materiaaleigenschappen
Als een mens bijvoorbeeld een bord wil maken, dan moet er gekeken worden
naar welke stof daarvoor gebruikt moet worden. De eigenschappen spelen
daarbij een grote rol. Je hebt verschillende soorten materiaaleigenschappen.
- Chemisch → is de stof hydrofiel/hydrofoob, oplosbaar etc.
- Elektrisch → soortelijke weerstand
- Mechanisch → treksterkte, druksterkte etc.
- Optisch en akoestisch → brekingsindex, kleur, etc.
- Thermisch → smeltpunt, soortelijke warmte etc.
Van micro- en mesoniveau naar eigenschappen
Er zijn 3 niveaus om materialen te beschrijven:
- Macroniveau: alle door mensen waarneembare eigenschappen →
hardheid, kleur treksterkte etc.
- Microniveau: het kleinste niveau, hoe zijn deeltjes gerangschikt →
microstructuur speelt rol bij eigenschappen
- Mesoniveau: de manier waarop deeltjes op microniveau zijn geordend tot
grotere structuren → mesoniveau gaat meestal om grotere groepen
samen
Materiaalkunde
Wanneer er geen materiaal is met de perfecte eigenschappen moet er een nieuw
soort materiaal ontwikkelt worden. Dit kan bijvoorbeeld door aanpassingen te
doen in bestaande structuren. Er zijn vier hoofdgroepen in materialen:
- Metalen
- keramiek
, - polymeren
- composieten
Metalen
Metalen hebben gunstige eigenschappen zoals: hard, glanzend en hoge
geleidbaarheid. Dit hebben ze te danken aan hun microstructuur. Metalen
bestaan uit positief geladen atoomresten en negatief geladen elektronen die zich
vrij door het elektron rooster kunnen verplaatsen. Als je een grote kracht op het
ijzer uitoefent dan zal het vervormen omdat de platen langs elkaar
schuiven(mesoniveau). Bij een legering is dit veel moeilijker omdat de atomen
verschillende groottes hebben en dus minder snel langs elkaar zullen bewegen.
Keramiek
Tot de keramiek behoren stoffen die door verhitting hard worden. Er verandert bij
het hard worden iets aan de mesostructuur. De moleculen gaan in een gunstigere
positie zitten door de verhitting waardoor de bindingssterkte veel groter wordt.
Materiaaleigenschappen
Als klei uit water wordt gewonnen, dan is het goed vervormbaar doordat er water
tussen de platen in de klei zit en de afstand groot is. Door drogen gaat het water
weg, de platen zijn nog steeds ver van elkaar weg maar kunnen nog weer water
opnemen. Pas als je het gaat bakken neemt de afstand tussen de platen af en
wordt het zo sterk dat het onomkeerbaar is en hard wordt door de sterke binding
tussen de ion platen.
moderne keramiek
In bijvoorbeeld de tandheelkunde wordt een moderne vorm van keramiek
gebruikt, zirkoniumoxide, dit is een ionogene keramiek soort. Ionogeen houdt in
dat het uit een ionrooster bestaat en dus uit ionbindingen. Je hebt ook nog een
andere soort, siliciumcarbide, deze behoort to covalente keramiek. Deze bestaan
uit covalente bindingen en vormen een kristalrooster.
, Polymeren
Polymeren zijn heel lange moleculen, bestaande uit monomeren (fragment
eenheden). Polymeren kunnen heel sterk zijn door de enorme grootte en de
onderlinge vanderwaalsbindingen. Hoe langer de ketens hoe groter de
vanderwaalsbindingen en daarmee komt meer hardheid. Zijketens kunnen
afstand tussen ketens brengen en de stof zachter maken door een minder sterke
vanderwaalsbinding. Polymeren kunnen ook amorf zijn, ze liggen dan als
spaghetti door elkaar en hebben dus vrij veel afstand (meer dan als ze
gerangschikt hadden gelegen), dit maakt dat ze slapper zullen worden.
weekmakers
Weekmakers kunnen meer afstand tussen polymeren brengen en ze daarmee
zachter en buig baarder maken.
thermoplasten en thermoharders
- Thermoplasten kunnen smelten, de afstand tussen de ketens polymeren
wordt dan groter.
- Thermoharder kan niet smelten, heeft veel crosslinks en zal kapot gaan
als je ze heel erg verhit.
Composieten
Een composiet is een materiaal dat bestaat uit twee of meerdere bestanddelen,
met gecombineerde eigenschappen. Dit maakt dat het materiaal ideaal is voor
bepaalde omstandigheden.
12.2 Additiepolymeren
Additiepolymerisatie
Bij additiepolymerisatie worden eerst radicalen gevormd in de initiatiefase.
Daarna gaat de radicaal naar een stof met een dubbele binding, bijvoorbeeld
etheen, hij verbreekt de dubbele binding en wordt onderdeel van het etheen
waardoor de etheen ook een radicaal wordt. Deze etheen met de radicaal eraan
12.1 Van structuur naar eigenschappen
Materiaaleigenschappen
Als een mens bijvoorbeeld een bord wil maken, dan moet er gekeken worden
naar welke stof daarvoor gebruikt moet worden. De eigenschappen spelen
daarbij een grote rol. Je hebt verschillende soorten materiaaleigenschappen.
- Chemisch → is de stof hydrofiel/hydrofoob, oplosbaar etc.
- Elektrisch → soortelijke weerstand
- Mechanisch → treksterkte, druksterkte etc.
- Optisch en akoestisch → brekingsindex, kleur, etc.
- Thermisch → smeltpunt, soortelijke warmte etc.
Van micro- en mesoniveau naar eigenschappen
Er zijn 3 niveaus om materialen te beschrijven:
- Macroniveau: alle door mensen waarneembare eigenschappen →
hardheid, kleur treksterkte etc.
- Microniveau: het kleinste niveau, hoe zijn deeltjes gerangschikt →
microstructuur speelt rol bij eigenschappen
- Mesoniveau: de manier waarop deeltjes op microniveau zijn geordend tot
grotere structuren → mesoniveau gaat meestal om grotere groepen
samen
Materiaalkunde
Wanneer er geen materiaal is met de perfecte eigenschappen moet er een nieuw
soort materiaal ontwikkelt worden. Dit kan bijvoorbeeld door aanpassingen te
doen in bestaande structuren. Er zijn vier hoofdgroepen in materialen:
- Metalen
- keramiek
, - polymeren
- composieten
Metalen
Metalen hebben gunstige eigenschappen zoals: hard, glanzend en hoge
geleidbaarheid. Dit hebben ze te danken aan hun microstructuur. Metalen
bestaan uit positief geladen atoomresten en negatief geladen elektronen die zich
vrij door het elektron rooster kunnen verplaatsen. Als je een grote kracht op het
ijzer uitoefent dan zal het vervormen omdat de platen langs elkaar
schuiven(mesoniveau). Bij een legering is dit veel moeilijker omdat de atomen
verschillende groottes hebben en dus minder snel langs elkaar zullen bewegen.
Keramiek
Tot de keramiek behoren stoffen die door verhitting hard worden. Er verandert bij
het hard worden iets aan de mesostructuur. De moleculen gaan in een gunstigere
positie zitten door de verhitting waardoor de bindingssterkte veel groter wordt.
Materiaaleigenschappen
Als klei uit water wordt gewonnen, dan is het goed vervormbaar doordat er water
tussen de platen in de klei zit en de afstand groot is. Door drogen gaat het water
weg, de platen zijn nog steeds ver van elkaar weg maar kunnen nog weer water
opnemen. Pas als je het gaat bakken neemt de afstand tussen de platen af en
wordt het zo sterk dat het onomkeerbaar is en hard wordt door de sterke binding
tussen de ion platen.
moderne keramiek
In bijvoorbeeld de tandheelkunde wordt een moderne vorm van keramiek
gebruikt, zirkoniumoxide, dit is een ionogene keramiek soort. Ionogeen houdt in
dat het uit een ionrooster bestaat en dus uit ionbindingen. Je hebt ook nog een
andere soort, siliciumcarbide, deze behoort to covalente keramiek. Deze bestaan
uit covalente bindingen en vormen een kristalrooster.
, Polymeren
Polymeren zijn heel lange moleculen, bestaande uit monomeren (fragment
eenheden). Polymeren kunnen heel sterk zijn door de enorme grootte en de
onderlinge vanderwaalsbindingen. Hoe langer de ketens hoe groter de
vanderwaalsbindingen en daarmee komt meer hardheid. Zijketens kunnen
afstand tussen ketens brengen en de stof zachter maken door een minder sterke
vanderwaalsbinding. Polymeren kunnen ook amorf zijn, ze liggen dan als
spaghetti door elkaar en hebben dus vrij veel afstand (meer dan als ze
gerangschikt hadden gelegen), dit maakt dat ze slapper zullen worden.
weekmakers
Weekmakers kunnen meer afstand tussen polymeren brengen en ze daarmee
zachter en buig baarder maken.
thermoplasten en thermoharders
- Thermoplasten kunnen smelten, de afstand tussen de ketens polymeren
wordt dan groter.
- Thermoharder kan niet smelten, heeft veel crosslinks en zal kapot gaan
als je ze heel erg verhit.
Composieten
Een composiet is een materiaal dat bestaat uit twee of meerdere bestanddelen,
met gecombineerde eigenschappen. Dit maakt dat het materiaal ideaal is voor
bepaalde omstandigheden.
12.2 Additiepolymeren
Additiepolymerisatie
Bij additiepolymerisatie worden eerst radicalen gevormd in de initiatiefase.
Daarna gaat de radicaal naar een stof met een dubbele binding, bijvoorbeeld
etheen, hij verbreekt de dubbele binding en wordt onderdeel van het etheen
waardoor de etheen ook een radicaal wordt. Deze etheen met de radicaal eraan
