Tecnologia MATERIALS i PROPIETATS Els materials són el resultat de la transformació de les matèries primeres en productes útils per a satisfer les necessitats humanes. Les matèries primeres són els productes que s’extrauen directament del medi natural. Poden ser de diferents tipus segons el seu origen: o
Inorgàniques: procedents de matèria inorgànica o sense vida • Minerals: ferro, coure, petroli • Roques: pedra, grava, sorra • Materials ceràmics: argila, gres, guix
o
Orgàniques: procedents de matèria viva • Animals: llana, seda, cuir • Vegetals: fusta, suro, cotó, lli, cautxú
Procés tecnològic d’obtenció dels productes
Usos dels Materials Els materials tenen dos usos principals: 1. Construcció d’aparells, objectes i màquines: metalls, fusta... 2. Obtenció d’energia: carbó, petroli... Classificació dels materials o
Inorgànics: procedents de matèria inorgànica o sense vida • Metàl·lics. Procedents de la transformació dels minerals: ferro, coure, alumini, or... • Sintètics. Procedents de la destil·lació del petroli: plàstics, quitrà, gasolina... • Ceràmics: Procedents del processament de roques i fangs: porcellana, vidre...
o
Orgànics: procedents de matèria viva • Animals: llana, seda, cuir • Vegetals: fusta, cotó, paper, cautxú
Els materials tecnològics • •
Materials metàl·lics (acer, ferro, fundició, alumini, estany, plom) Materials petris i ceràmics o No aglomerants Roques (marbre, granit, pissarra) Arena Grava o Aglomerants (ciment, guix, morter, formigó) o Ceràmics (argila, refractari, gres i porcellana)
Maria Bañeres Farrero
1
Tecnologia •
•
•
• •
o Vidre Fibres Tèxtils o Vegetal (cotó, lli, espart, paper) o Animal (llana, seda, cuir) o Mineral amiant, oro, plata, coure o Sintètiques raió, lycra Fusta o Dura (faig, roure, cirerer, caoba) o Toves (pi, avet, xop) o Prefabricada (contraplacat, aglomerat, fullola, tàblex) o Cel·lulòsics (paper, cartró, cartolina) o Suro Materials Plàstics o Termoplàstics (PET, PVC, poliestirè, polietilè, metacrilat, tefló, celofana, niló) o Termoestables (poliuretà, baquelita, melamina) o Elastòmers (látex, cautxú, neoprè, goma) Materials compostos o Fibra de vidre Nous Materials o Fibra de carboni o Semiconductors o Materials intel·ligents
Propietats bàsiques dels materials Les propietats d’un material són les característiques que permeten diferenciar-lo d’altres materials i permeten determinar la seva utilitat i aplicacions. Hi ha dos tipus de propietats: •
Propietats mecàniques. Són les que determinen el comportament dels materials quan són sotmesos a accions externes com ara les forces, la pressió, els cops... Les propietats mecàniques són: o o o o
o •
Resistència Tenacitat/Fragilitat Elasticitat Plasticitat Mal·leabilitat Ductilitat Duresa
Propietats físiques. Són les que determinen el comportament dels materials davant d’agents físics externs com la calor i el corrent elèctric. Les propietats físiques són: o o o o o o
Densitat Punt de fusió Conductivitat elèctrica Conductivitat tèrmica Dilatació Magnetisme
Maria Bañeres Farrero
2
Tecnologia Les propietats mecàniques dels materials RESISTÈNCIA Capacitat que té un material de resistir l’acció de les forces sense trencar-se ni deformar-se. Exemples: cadira, ganivet, roba de texà... TENACITAT Capacitat que té un material de suportar cops i xocs sense trencar-se. Exemple: metalls, fustes... FRAGILITAT És el contrari de la tenacitat, és a dir, la facilitat d’un material per trencar-se per acció de xocs i cops. Exemple: vidre, porcellana... ELASTICITAT Capacitat que té un material de recuperar la seva forma original després d’haver-lo deformat per acció d’una força. Exemple: plàstic, goma... PLASTICITAT Capacitat que té un material de deformar-se permanentment sense arribar a trencar-se. se. Exemple: plastilina Conceptes relacionats amb l’elasticitat i la plasticitat Rígid. Material difícil de doblegar, per tant serà no elàstic i no plàstic i més aviat resistent. Exemple: Plat de plàstic. Flexible. Material molt elàstic, resistent i no plàstic que es doblega fàcilment sense canviar de forma. Exemple: cable elèctric. Límit elàstic. Valor màxim de la força de deformació que pot suportar un material abans de deformar-se de forma irreversible o trencar-se. Exemple: filferro, després de doblegar-lo repetidament per un punt acaba trencant-se. DUCTILITAT Capacitat que té un material de deformar-se en sentit longitudinal sense trencar-se per formar un fil molt prim i llarg. Exemple: filferro, fil de coure. MAL·LEABILITAT Capacitat que té un material de deformar-se en sentit transversal sense trencar-se per formar una làmina ampla i molt prima. Exemple: paper d’alumini, paper d’or. DURESA Capacitat que té un material de resistir a ser ratllat o perforat. Exemples: el vidre és molt dur, en canvi una pedra sorrenca per fer façanes ho és molt menys per què es ratlla fàcilment.
Maria Bañeres Farrero
3
Tecnologia Exercici resolt: Classificació d’alguns materials Indica les propietats mecàniques dels següents materials: • • • • • • • •
FERRO (ACER): resistent, tenaç, plàstic, rígid, dúctil, mal·leable i dur. VIDRE: resistent, fràgil, plàstic, rígid i dur. GUIX: poc resistent, fràgil, plàstic, rígid, molt tou. PLASTILINA: poc resistent, tenaç, plàstica, flexible, dúctil, mal·leable i molt tova. FUSTA DE PI: resistent, tenaç, plàstica, rígida, força tova. POLIETILÈ: resistent, tenaç, elàstic, flexible, força tou. ESTANY: resistent, tenaç, elàstic, flexible, dúctil i mal·leable, molt tou. DIAMANT: resistent, tenaç, plàstic, rígid, és l’element més dur de la natura.
Les propietats físiques dels materials DENSITAT És la relació entre la massa (kg) i el volum (m³) d’un material.
Densitat =
Massa (kg ) Volum(m³)
Classificació dels materials segons la densitat Dens. Material molt pesant que ocupa molt poc volum o espai. Exemple: Acer. Lleuger. Material molt poc pesant ocupa molt poc volum o espai. Exemple: Porexpan. Efectes curiosos L’aigua té una densitat de 1kg/litre, mentre que l’oli té una densitat de 0,8 kg/litre, com que l’oli pesa menys pot surar damunt de l’aigua i no s’hi pot arribar a barrejar. PUNT DE FUSIÓ Temperatura a la qual un cos passa de l’estat sòlid a líquid. Determina l’estabilitat dels materials en front del canvi de temperatura. Classificació dels materials segons el punt de fusió Termoestables. Materials amb punts de fusió molt alts altament estables en condicions de temperatures molt elevades. Exemple: Acer, amb punt de fusió a 1.400 ºC. Termofusibles. Material amb punt de fusió molt baixos, poc estables a temperatures relativament baixes. Exemple: Cera, amb punt de fusió a 54 ºC; Termoadhesiu amb punt de fusió a 80-100ºC. CONDUCTIVITAT ELÈCTRICA Capacitat d’un material per deixar passar el corrent elèctric a través seu.
Maria Bañeres Farrero
4
Tecnologia Classificació dels materials segons la conductivitat elèctrica Conductors. Materials que deixen passar el corrent elèctric lliurement. Exemple: Coure. Semiconductors. Materials que només deixen passar el corrent elèctric en determinades condicions. Són molt importants en Electrònica. Exemple: Silici, Germani. Aïllants. Materials que no deixen passar el corrent elèctric. Exemple: Plàstic dels cables elèctrics. CONDUCTIVITAT TÈRMICA Capacitat d’un material per deixar passar la calor a través seu. Classificació dels materials segons la conductivitat tèrmica Conductors. Materials que transmeten fàcilment la calor. Exemple: Metalls en general. Aïllants. Materials que no deixen passar la calor. Exemple: Porexpan. DILATACIÓ Capacitat dels materials d’augmentar de volum (o de dimensions) en escalfar-se. Exemple: Ferro (acer), per la qual cosa cal deixar juntes de dilatació a les vies del tren, ponts... MAGNETISME Capacitat dels materials de ser atrets per un imant o comportar-se com a tal. Només són materials magnètics l’acer, el ferro, el níquel i el cobalt.
Maria Bañeres Farrero
5