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Materiaal

Material ist ein natürlich oder künstlich produziert Stoff, der zu verwertbaren Produkten verarbeitet werden soll. Ein Material ist also a körperlich Angelegenheit, ausgewählt nach seinem Eigenschaften mit Blick auf ein bestimmtes Anwendung. Der Begriff Material wird normalerweise nur verwendet, wenn der verarbeitete Stoff in Teilen des Endprodukts noch identifizierbar ist. Sonst würde man lieber davon sprechen Rohstoff oder Zutat.

Materialien werden verwendet als Baumaterial, beim Handwerk und industriell Produktion von Waren und in der bildende Kunst, als Ausgangsmaterial bei der Schaffung von Kunstwerken.

Die Wissenschaft, die Materialien auf ihre Eigenschaften und ihre Struktur untersucht und neue Materialien entwickelt, heißt Materialwissenschaften.

"Material" in metaphorischer Sinn sind zum Beispiel Texte und Bilder, die zu einem Buch oder Artikel bearbeitet werden, unbearbeitete Bild- und Tonaufnahmen, die zu einem Film bearbeitet werden oder talentierte junge Menschen, die zu einem Spitzenfußballer, Opernsänger und so weiter ausgebildet werden auf. Studienbücher werden auch „Studienmaterial“ genannt.

Geschichte

Die ältesten Materialien sind Naturmaterialien wie Baumstämme, Äste, Felsbrocken, Tierhäute usw. Ein humorvolles Bild solcher Anwendungen wird in der Zeichentrickserie "Die Feuersteine; 'Familie Feuerstein".

Nach und nach lernte der Mensch, Materialien aus der Natur zu Kleidung, Waffen und Gebrauchsgegenständen weiterzuverarbeiten.

Einige Schlüsseltechnologien waren:

Verschiedene Perioden aus der Vorgeschichte sind nach den verfügbaren Materialtechnologien benannt (Steinzeit, Kupferzeit, Bronzezeit und Eisenzeit).

Im 20. Jahrhundert wurde die Zahl der Möglichkeiten durch die Entwicklung von Kunststoffe.

Viele neue Materialien wurden als Nebenprodukt der Luft- und Raumfahrttechnik, unter anderen neuen Arten technische keramik und Gedächtnisschaum (wird in Matratzen verwendet).

Klassifizierung von Materialien

Ursprünglich wurden Feststoffe in drei Hauptgruppen eingeteilt: Metall, Keramik und natürlich und künstlich Polymere (beispielsweise Zellulose und Kunststoffe). Seit der Entwicklung des Feldes Materialwissenschaften Mitte des 20. Jahrhunderts kamen zwei technisch zusammengesetzte Materialgruppen hinzu, nämlich die namely Verbundwerkstoffe und der Halbleiter.

In den letzten Jahrzehnten sind verschiedene Werkstoffgruppen mit jeweils eigenem Anwendungsbereich und typischen Eigenschaften hinzugekommen, wie z Biomaterialien und das sogenannte intelligente Materialien (intelligente Materialien).

Metalle und Legierungen

Ein Metall ist ein Material, das im Allgemeinen leitet Strom, zäher Bruch und kann nach dem Erhitzen durch Gießen geformt werden. Metalle sind oft schwer, glänzend und können sich nach einiger Zeit verschlechtern Korrosionserscheinungen Show. Es gibt sehr billige Metalle wie Eisen, aber auch seltene, teure Metalle wie Gold und Platin. Metalle bestehend aus zwei oder mehr Elemente, einbiegen in Legierungen erwähnt. Einige Beispiele für Metalle sind Eisen, Kupfer, Aluminium und Zinn. Einige Beispiele für Legierungen sind Stahl, Bronze- und Messing-.

Siehe auch: Metall und Legierung

Keramik

Obwohl viele Leute wahrscheinlich hauptsächlich an das Wort "Keramik" denken Delfter BlauKeramik, Keramik ist der Sammelbegriff für Materialien aus metallischen und nichtmetallischen Atomen. Keramische Materialien sind im Allgemeinen spröde und hart. Im Gegensatz zu Metallen sind sie elektrisch isolierend und sie sind auch gegen hohe temperaturen beständig. Beispiele für keramische Materialien sind Sand, Lehm, Lehm, Naturstein, Basalt, Granit, Diamant, Keramik, Porzellan, Glas, Kristall, Backstein, Kalksandstein, Zement und perlit.

Siehe auch: Keramik und Felsen

Polymere

Polymere sein organisch Strukturen aus langen Molekülen. Polymere bestehen aus chemischer Sicht hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff und andere nichtmetallische Elemente. Polymere haben einen niedrigen Dichte und sind sehr flexibel. Außer Kunststoffe und andere Kunststoffe fallen auch natürliche Stoffe wenn natürliches Gummi unter den Polymeren. Beispiele von künstlich sind Polymere Bakelit, Polyethylen, Nylon und Teflon.

Siehe auch: Polymer

Verbundwerkstoffe

Ein Verbund ist ein Material, das aus verschiedenen Komponenten besteht. Oft das faserverstärkte Kunststoffe beabsichtigt. Die Fasern sorgen für die Kraftübertragung und die Matrix (oft Kunststoffe) hält die Fasern zusammen und sorgt für die Übertragung von Schubspannungen. Die bekanntesten Fasern sind Glas, aramid (Kevlar) und Kohlefaser (Kohlenstoff). Beispiele für Verbundwerkstoffe sind Glasfaser, Blendung und Spanplatten, aber auch Beton wird zu den Kompositen gezählt.

Siehe auch: zusammengesetzt

Halbleiter

Ein Halbleiter ist ein Material, das hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften zwischen einem Metall (leitfähig) und einer Keramik (isolierend) liegt. Das Reifenlücke zwischen Valenzband und Leitungsband ist nicht so groß wie bei keramischen Materialien, so dass sich die Elektronen noch etwas zwischen den Bändern bewegen können und somit ein geringer Strom fließen kann. Die ersten Halbleiter wurden Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelt und ermöglichten beispielsweise die Entwicklung von Elektronik, Computers und Solarzellen möglich geworden.

Siehe auch: Halbleiter

Biomaterialien

Biomaterialien sind gewissermaßen keine eigene Materialklasse. Als Biomaterial können Materialien aus einer der oben genannten fünf Klassen verwendet werden. Ein Biomaterial wird verwendet für Implantate im menschlichen Körper, um erkrankte oder beschädigte Körperteile zu ersetzen.

Siehe auch: Biomaterial

Intelligente Materialien

Der Name "Smart Materials" (wörtlich intelligente Materialien) wird als Sammelbegriff für die Klasse von Materialien verwendet, die durch äußere Einflüsse ihre Form stark verändern können.

Eigenschaften von Materialien

Der Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Materialien und deren Zusammensetzung und Struktur wird im Bereich der Materialwissenschaften. Durch die Abbildung dieser Beziehung können neue Materialien mit gewünschten Eigenschaften entwickelt werden. Die Haupteigenschaften von Feststoffen lassen sich in sechs verschiedene Kategorien einteilen: mechanische, elektrische, thermische, magnetische, optische und korrosive Eigenschaften. Zu den mechanischen Eigenschaften zählen die Elastizität, Zugfestigkeit und Härte eines Materials, das Dielektrizitätskonstante gehört zu den elektrischen Eigenschaften.

Materialwahl

Eine gute Materialauswahl steht und fällt mit einem guten Verständnis für die Verwendung des Endprodukts. Dies ist ein Teil der angewandte (technische) Wissenschaften wenn Tiefbau, Maschinenbau und industrielles Design

Neben den Materialeigenschaften sind Aspekte wie:

Der gesamte Lebenszyklus des Produkts muss berücksichtigt werden:

  • Die Herstellung (Aspekt: ​​Bearbeitbarkeit des Materials, Arbeitsgeschwindigkeit, z. B. Trocknungszeit des Leims)
  • Die Verwendung selbst
  • Verarbeitbarkeit nach Gebrauch (Abfallverarbeitung, Wiederverwendung und Recycling)

Die Anforderungen an ein Material liegen oft auf unterschiedlichen Ebenen und hängen stark von der angestrebten Anwendung ab. Ein Material kann beispielsweise schwer sein wie Glas, aber auch spröde und schwer. Für eine Anwendung wie die Herstellung von Milchflaschen wurde Glas daher weitgehend durch einen Kunststoff verdrängt, HDPE. Dabei spielen auch ökonomische oder ökologische Überlegungen eine große Rolle. Diamant ist zum Beispiel sowohl hart als auch leicht, aber extrem teuer und schwer zu Milchflaschen zu formen.

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