double arrow

Перспективные химические материалы

Применение полимеров, металлов и сплавов, силикатных материалов, биологически активных веществ. Традиционные материалы с новыми свойствами (древесина, стекло, керамика). Композиты

Высокомолекулярные соединения называют полимерами. Молекулы полимеров состоят из большого числа повторяющихся звеньев. На основе полимеров получают волокна, пленки, резины, лаки, краски, пластмассы и композитные материалы. Композиты состоят из основы (органической, полимерной, углеродной, металлической, керамической), армированной наполнением в виде высокопрочных или нитевидных кристаллов.

Полимерное строение характерно также для кремниевой кислоты и ее солей – силикатов. Примером силикатов могут быть полевой шпат, глины, цеолиты. При сплавлении песка, соды и мела при температуре 1000-15000 получают оконное и бутылочное стекло. Если добавить 8 % и более окиси свинца, получится хрусталь. Прочность стекла может быть повышена при переводе его в кристаллическую форму (ситаллы). Из стекла готовят стекловолокно и стеклоткань.

Керамику (фарфор, черепицу, кирпич) получают формованием влажной массы силикатного каолина и кварца с последующим спеканием при высокой температуре – 1000о и более.

В строительстве в больших объемах используется также цемент, получаемый обжигом при температуре 1400-16000 тонкоизмельченной смеси двуокиси кремния (SiO2), глины и известняка во вращающихся печах. Получаемый продукт (клинкер) измельчается в порошок (2CaSiO5). Наряду с цементом вяжущими материалами являются также известь - Са(ОН)2 и гипс (2СаSO4 H2O).

Нанотехнологии как новое направление на стыке естественных наук

Металлические сплавы – вещества, обладающие металлическими свойствами и состоящие из двух или более элементов, из которых хотя бы один является металлом. Свойства сплавов значительно отличаются от свойств металлов. Например, прочность на разрыв сплава меди и цинка (латуни) в 3 раза выше, чем у меди и в 6 раз по сравнению с цинком. Сплав железа с хромом и никелем (нержавеющая сталь) устойчив к действию серной кислоты.

Строительство – самый материалоемкий вид общественного производства.Стоимость материалов, предназначенных для выполнения СМР, составляет более половины общей стоимости строительства. В крупнопанельном и объемно-блочном домостроении этот показатель возрастает до 75%. Отсюда очевидно, что важнейшее требование в использовании сырьевых и топливно-энергетических ресурсов в строительстве – экономия. К рациональному использованию материалов ведут два пути:

· расширение потребления отходов и вторичных ресурсов;

· применение новых эффективных материалов и конструкций.

Прорыв к принципиально новым свойствам строительных материалов и изделий связан с нанотехнологией, т.е. технологией создания и управления структурами, размеры которых лежат в пределах от единиц до нескольких десятков нанометров (1 нм = 10 – 9 м). Такие структуры присутствуют везде, в т.ч. в строительных материалах, но «видеть» и управлять ими осознанно стало возможным относительно недавно. Нанотехнологии за счет модификации наноструктурами позволяют изменять свойства конструкционных материалов, увеличивать их прочность, водо- и коррозионную стойкость. Так, российские ученые создали супербетон с применением нанотехнологии, который превосходит обычный по всем параметрам – он сверхлегкий, особо прочный и стойкий к перепадам температур. Специальные добавки (наноинициаторы) повышают его прочность на 150 %, морозостойкость – на 50 %, а вероятность появления в нем трещин в три раза ниже. Вес конструкции, изготовленной из такого бетона, снижается примерно в шесть раз.

Эффективно применение нанобетона и при восстановлении зданий. Нанесенный на железобетонную конструкцию нанобетон заполняет все микротрещины и полимеризуется, восстанавливая ее прочность. Если же арматура проржавела, новое вещество вступает в реакцию с коррозийным слоем, замещает его и восстанавливает сцепление бетона с арматурой. Несомненно, что в нанометрии будут получены новые уникальные результаты.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: