Jokainen ihmistä ympäröivä esine on valmistettu tietystä raaka-aineesta. Se toimii monenlaisina materiaaleina. Jotta voit käyttää niitä tehokkaammin, sinun tulee ensinnäkin tutkia huolellisesti niiden luontaiset ominaisuudet ja ominaisuudet.
Ominaisuustyypit
Tällä hetkellä tutkijat ovat tunnistaneet kolme materiaalin ominaisuuksien päätyyppiä:
- fyysinen;
- kemiallinen;
- mekaaninen.
Jokainen niistä kuvaa tietyn materiaalin tiettyjä ominaisuuksia. Niitä puolestaan voidaan yhdistää, esimerkiksi materiaalien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet yhdistetään fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin.
Fysikaaliset ominaisuudet
Materiaaleiden fysikaaliset ominaisuudet luonnehtivat niiden rakennetta sekä niiden suhdetta kaikkiin (fysikaalisiin) prosesseihin, jotka tulevat ulkoisesta ympäristöstä. Nämä ominaisuudet voivat olla:
- Rakenteen erityisominaisuudet ja rakenteelliset ominaisuudet - totta,keskimääräinen ja irtotiheys; suljettu, avoin tai kokonaistiheys.
- Hydrofysikaalinen (vaste veteen tai pakkaselle) - veden imeytyminen, kosteuden menetys, kosteus, pakkaskestävyys.
- Lämpöfysikaaliset (lämmön tai kylmän vaikutuksesta syntyvät ominaisuudet) - lämmönjohtavuus, lämpökapasiteetti, palonkestävyys, palonkestävyys jne.
Ne kaikki viittaavat materiaalien ja aineiden fysikaalisiin perusominaisuuksiin.
Erityiset ominaisuudet
Todellinen tiheys on materiaalien fysikaalinen ominaisuus, joka ilmaistaan aineen massan ja tilavuuden suhteena. Tässä tapauksessa tutkittavan kohteen on oltava absoluuttisessa tiheydessä, toisin sanoen ilman onteloita ja huokosia. Keskimääräistä tiheyttä kutsutaan fysikaaliseksi suureksi, joka määräytyy aineen massan ja sen avaruudessa käyttämän tilavuuden suhteena. Tätä ominaisuutta laskettaessa kohteen tilavuus sisältää kaikki sisäiset ja ulkoiset huokoset ja ontelot.
Löysälle aineelle on ominaista sellainen materiaalien fysikaalinen ominaisuus kuin irtotiheys. Tällaisen tutkimuskohteen tilavuuteen ei sisälly vain materiaalin huokoisuus, vaan myös aineen alkuaineiden väliin muodostuneet ontelot.
Materiaalin huokoisuus on arvo, joka ilmaisee aineen kokonaistilavuuden täyttöasteen huokosilla.
Hydrofysikaaliset ominaisuudet
Vedelle tai pakkaselle altistumisen seuraukset riippuvat suurelta osin sen tiheydestä ja huokoisuudesta, jotka vaikuttavat veden imeytymiseen,vedenläpäisevyys, pakkaskestävyys, lämmönjohtavuus jne.
Vedenabsorptio on aineen kyky imeä ja säilyttää kosteutta. Korkealla huokoisuustasolla on tässä tärkeä rooli.
Kosteuden palautus on veden imeytymiselle vastakkainen ominaisuus, eli se luonnehtii materiaalia kosteuden palautumisen puolelta ympäristöönsä. Tällä arvolla on tärkeä rooli tiettyjen aineiden, esimerkiksi rakennusmateriaalien, käsittelyssä, joilla on korkea kosteus rakennusprosessin aikana. Kosteuden vapautumisen ansiosta ne kuivuvat, kunnes niiden kosteus on yhtä suuri kuin ympäristön.
Hygroskooppisuus on ominaisuus, joka mahdollistaa vesihöyryn imeytymisen ulkopuolelta esineen toimesta. Esimerkiksi puu voi imeä paljon kosteutta, jolloin sen paino kasvaa, lujuus heikkenee ja koko muuttuu.
Kutistuminen tai kutistuminen on materiaalien hydrofyysinen ominaisuus, johon liittyy niiden tilavuuden ja koon pieneneminen kuivumisprosessissa.
Vedenkestävyys on aineen kykyä säilyttää lujuus kosteuden seurauksena.
Jäätymisenkestävyys on vedellä kyllästetyn materiaalin kykyä kestää toistuvaa jäätymistä ja sulamista heikentämättä lujuutta ja tuhoutumista.
Termofysikaaliset ominaisuudet
Kuten edellä mainittiin, tällaiset ominaisuudet kuvaavat kuumuudelle tai kylmälle altistumisen vaikutuksia aineisiin ja materiaaleihin.
Lämmönjohtavuus on kohteen kyky siirtää lämpöä pinn alta pintaan paksuuden kautta.
Lämpökapasiteetti on aineen ominaisuus, joka absorboi tietyn määrän lämpöä lämmitettäessä ja vapauttaa saman määrän lämpöä jäähdytettäessä.
Tulenkestävyys on materiaalin fysikaalinen ominaisuus, joka kuvaa sen kykyä kestää korkeita lämpötiloja ja nesteitä tulipalossa. Palonkestotason mukaan materiaalit ja aineet voivat olla tulenkestäviä, hitaasti palavia ja palavia.
Tulenkestävä on esineen kyky kestää pitkäaikaista altistusta korkeille lämpötiloille ilman myöhempää sulamista ja muodonmuutoksia. Tulenkestysasteesta riippuen aineet voivat olla tulenkestäviä, tulenkestäviä ja sulavia.
Höyryn ja kaasun läpäisevyys on materiaalien fyysinen ominaisuus päästää ilmakaasuja tai vesihöyryä läpi paineen alaisena.
Kemialliset ominaisuudet
Kemiallisia ominaisuuksia kutsutaan ominaisuuksiksi, jotka kuvaavat materiaalien kykyä reagoida ympäristövaikutuksiin, jotka johtavat muutoksiin niiden kemiallisessa rakenteessa. Lisäksi näihin ominaisuuksiin kuuluvat myös karakterisoivat aineet niiden vaikutuksesta muiden esineiden rakenteisiin. Kemiallisten ominaisuuksien kann alta materiaaleja kuvaavat liukoisuus, hapon ja alkalin kestävyys, kaasunkestävyys ja korroosionesto.
Liukoisuus viittaa aineen kykyyn liueta veteen, bensiiniin, öljyyn, tärpättiin ja muihin liuottimiin.
Haponkestävyys ilmaisee materiaalin kestävyyden tasonmineraali- ja orgaaniset hapot.
Alkalikestävyys otetaan huomioon aineiden teknologisessa käsittelyssä, koska se auttaa tunnistamaan niiden luonteen.
Kaasunkestävyys kuvaa kohteen kykyä vastustaa vuorovaikutusta ilmakehään kuuluvien kaasujen kanssa.
Käyttämällä korroosionestoindeksiä saat selville, kuinka paljon ainetta voi tuhota ulkoiselle ympäristölle altistumisesta johtuva korroosio.
Mekaaniset ominaisuudet
Mekaaniset ominaisuudet ovat materiaalien reaktioita niihin kohdistuviin mekaanisiin kuormituksiin.
Materiaalien fyysiset ja mekaaniset ominaisuudet menevät usein päällekkäin, mutta puhtaasti mekaanisia ominaisuuksia on useita. Mekaniikan puolelta aineille on ominaista elastisuus, lujuus, kovuus, plastisuus, väsymys, hauraus jne.
Elastisuus on kappaleiden (kiinteiden) kykyä vastustaa vaikutuksia, joiden tarkoituksena on muuttaa niiden tilavuutta tai muotoa. Esine, jolla on korkea elastisuusarvo, kestää mekaanista rasitusta ja pystyy korjaamaan itsensä ja palaa alkuperäiseen tilaansa altistuksen lopettamisen jälkeen.
Lujuus osoittaa, kuinka kestävä materiaali on murtumista vastaan. Sen maksimiarvoa tietylle esineelle kutsutaan vetolujuudeksi. Plastisuus viittaa myös lujuusindikaattoreihin. Se on (kiinteille aineille ominaista) ominaisuus muuttaa peruuttamattomasti ulkonäköään (muodonmuutoksia) ulkopuolelta tulevien voimien vaikutuksesta.
Väsyminen on kumulatiivinen prosessi, jossa materiaalin sisäinen jännitys kasvaa toistuvien mekaanisten iskujen seurauksena. Tämä taso nousee, kunnes se ylittää elastisuusrajan, jolloin materiaali alkaa hajota.
Yksi yleisimmistä ominaisuuksista on kovuus. Se edustaa objektin vastustuskykyä sisennykselle.
Fysikaalisten ominaisuuksien määritysmenetelmä
Materiaalin tiettyjen fysikaalisten ominaisuuksien selvittämiseksi käytetään erilaisia menetelmiä, joista jokainen on suunnattu tietyn indikaattorin tutkimiseen.
Materiaalinäytteen tiheyden määrittämiseen käytetään usein hydrostaattista punnitusmenetelmää. Se sisältää aineen tilavuuden mittaamisen sen syrjäyttämän nesteen massan mukaan. Todellinen tiheys lasketaan matemaattisesti jakamalla kohteen massa sen absoluuttisella tilavuudella.
Koe veden imeytymisen määrittämiseksi suoritetaan useissa vaiheissa. Ensin punnitaan materiaalinäyte, mitataan sen mitat ja lasketaan tilavuus. Sen jälkeen se upotetaan veteen 48 tunniksi kyllästämään nesteellä. 2 päivän kuluttua näyte poistetaan vedestä ja punnitaan välittömästi, minkä jälkeen materiaalin vedenabsorptio lasketaan matemaattisesti.
Useimmat menetelmät materiaalien fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi käytännössä perustuvat erityisten kaavojen käyttöön.
Kemiallisten ominaisuuksien määrittäminen
Aineiden kaikki kemialliset perusominaisuudet määräytyvät luomalla olosuhteet tutkimuskohteen vuorovaikutukselle eri reagenssien kanssa. Liukoisuuden määrittämiseen käytetään vettä, öljyä, bensiiniä ja muita liuottimia. Hapettumistaso ja korroosioherkkyys määritetään käyttämällä erilaisia hapettavia aineita, jotka edistävät yleisiä, petting- ja rakeiden välisiä reaktioita.
Mekaanisten ominaisuuksien määrittäminen
Aineiden mekaaniset ominaisuudet riippuvat suurelta osin niiden rakenteesta, niihin kohdistuvista voimista, lämpötilasta ja ulkoisesta paineesta. Lähes kaikki materiaalien mekaaniset ominaisuudet selvitetään laboratoriotesteissä. Yksinkertaisimpia näistä ovat jännitys, puristus, vääntö, kuormitus ja taivutus. Joten esimerkiksi materiaalin vetolujuus taivutuksessa ja puristuksessa määritetään hydraulipuristimella.
Lisäksi mekaanisten ominaisuuksien määrittämisessä käytetään myös erikoiskaavoja, jotka perustuvat usein kohteen massaan ja tilavuuteen.
