Introductie materiaalkunde
Wat is materiaalkunde?
materiaalkunde = leer der technische materialen = leer der eigenschappen
→ relatie tussen een materiaal en zijn toepassing in een product
(technische materialen: materialen waaruit producten, constructies, machines... gemaakt
worden)
Beschrijving van:
kunststoffen/polymeren
metalen en metaallegeringen
keramische verbindingen
composieten
Materiaalkunde
→ gebaseerd op chemie en fysica
→ vakgebied waarin door experimenten eigenschappen van technische materialen worden
vastgelegd en verklaard
→ materiaalgedrag relateren aan gedrag van de atomen
→ atomen zijn de bouwstenen van technische materialen
Periodiek systeem
Materie is opgebouwd uit atomen
meer dan 100 verschillende atoomsoorten of elementen
83 elementen komen voor in de natuur, andere worden gevormd via kernreacties
atomen zijn meestal met elkaar gebonden door chemische bindingen
atoom bevat kern (protonen & neutronen) en elektronen
,Betekenis van PSE voor materiaalkunde
opbouw van atomen belangrijk voor het bepalen van reactiviteit in het vormen van
bruikbare verbindingen
opbouw van atomen bepalen technische eigenschappen
uit 50-tal elementen zijn productmaterialen gemaakt (enkel gebruik van vaste stoffen)
Bindingstypen in vaste stoffen
primaire bindingen
covalente binding: het delen van elektronen
Ion binding: het overdragen van elektronen
Metaalbinding: valentie-elektronen worden gemeenschappelijk gesteld → er ontstaan
een 'elektronzee'
Secundaire bindingen
Van der Waals interacties
Waterstofbruggen
Dipool-dipool interacties
Materiaalgroepen
Polymeren: curverbak, PET-fles...
polymeercomposieten: glasvezel, (hightech)
keramische materialen: glassoorten, tegel
metalen: ijzer, staal, aluminium en zijn legeringen
Inleiding
Structuur op atomaire schaal bestuderen
Kristallijne en amorfe materialen
7 kristalsystemen en 14 kristalroosters
Structuur bepaald voor groot deel eigenschappen
, Metalen
3 belangrijke kristalstructuren
Keramische materialen
Grote variatie in chemische samenstelling → grote variatie in kristalstructuren
Glas is amorf (geen kristalstructuur)
Polymeren
Zeer grote moleculen
Semi-kristallijn of amorf
Kristallijn materiaal
Atomen zijn geordend in een regelmatig patroon dat zich herhaalt over lange afstand → LRO
(long range order)
vb. metalen en meeste keramische materialen
Amorf materiaal
Geen LRO, wel SRO (short range order)
vb. glas en aantal kunststoffen
Kristalstructuur wordt gemeten m.b.v. x-stralen diffractie: x-stralen op materiaal projecteren
en kijken naar diffractiepatroon
Kristallijne vaste stof: blootstellen aan gelijkgerichte bundel x-stralen → bundel wordt
afgebogen door geordende vlakken van de atomen → geordend diffractiepatroon
Wat is materiaalkunde?
materiaalkunde = leer der technische materialen = leer der eigenschappen
→ relatie tussen een materiaal en zijn toepassing in een product
(technische materialen: materialen waaruit producten, constructies, machines... gemaakt
worden)
Beschrijving van:
kunststoffen/polymeren
metalen en metaallegeringen
keramische verbindingen
composieten
Materiaalkunde
→ gebaseerd op chemie en fysica
→ vakgebied waarin door experimenten eigenschappen van technische materialen worden
vastgelegd en verklaard
→ materiaalgedrag relateren aan gedrag van de atomen
→ atomen zijn de bouwstenen van technische materialen
Periodiek systeem
Materie is opgebouwd uit atomen
meer dan 100 verschillende atoomsoorten of elementen
83 elementen komen voor in de natuur, andere worden gevormd via kernreacties
atomen zijn meestal met elkaar gebonden door chemische bindingen
atoom bevat kern (protonen & neutronen) en elektronen
,Betekenis van PSE voor materiaalkunde
opbouw van atomen belangrijk voor het bepalen van reactiviteit in het vormen van
bruikbare verbindingen
opbouw van atomen bepalen technische eigenschappen
uit 50-tal elementen zijn productmaterialen gemaakt (enkel gebruik van vaste stoffen)
Bindingstypen in vaste stoffen
primaire bindingen
covalente binding: het delen van elektronen
Ion binding: het overdragen van elektronen
Metaalbinding: valentie-elektronen worden gemeenschappelijk gesteld → er ontstaan
een 'elektronzee'
Secundaire bindingen
Van der Waals interacties
Waterstofbruggen
Dipool-dipool interacties
Materiaalgroepen
Polymeren: curverbak, PET-fles...
polymeercomposieten: glasvezel, (hightech)
keramische materialen: glassoorten, tegel
metalen: ijzer, staal, aluminium en zijn legeringen
Inleiding
Structuur op atomaire schaal bestuderen
Kristallijne en amorfe materialen
7 kristalsystemen en 14 kristalroosters
Structuur bepaald voor groot deel eigenschappen
, Metalen
3 belangrijke kristalstructuren
Keramische materialen
Grote variatie in chemische samenstelling → grote variatie in kristalstructuren
Glas is amorf (geen kristalstructuur)
Polymeren
Zeer grote moleculen
Semi-kristallijn of amorf
Kristallijn materiaal
Atomen zijn geordend in een regelmatig patroon dat zich herhaalt over lange afstand → LRO
(long range order)
vb. metalen en meeste keramische materialen
Amorf materiaal
Geen LRO, wel SRO (short range order)
vb. glas en aantal kunststoffen
Kristalstructuur wordt gemeten m.b.v. x-stralen diffractie: x-stralen op materiaal projecteren
en kijken naar diffractiepatroon
Kristallijne vaste stof: blootstellen aan gelijkgerichte bundel x-stralen → bundel wordt
afgebogen door geordende vlakken van de atomen → geordend diffractiepatroon
