חומרים סינתטיים: מושג, סוגים ודוגמאות - מַדָע - 2025

חומרים סינתטי הם אלה חומרים אשר עשויים פולימרים מסונתזים או מולקולות קטנות. התרכובות המשמשות לייצור חומרים אלו מגיעות מכימיקלים נפטיים או פטרוכימיקלים.

תרכובות כימיות שונות משמשות לייצור סוגים שונים של סיבים. רוב החומרים הסינתטיים עשויים מכימיקלים המגיעים מפולימרים, כך שהם חזקים ועמידים יותר.

חומרים סינתטיים מהווים כמעט מחצית מכל החומרים המשמשים בכל תחומי טכנולוגיית הטקסטיל. ישנן שיטות שונות לייצור חומרים אלה, אך הנפוצה ביותר היא מפנה להמסה. בתהליך זה משתמשים בטמפרטורות גבוהות לשינוי ועיצוב הצורה והממדים של סיבים או חומרים סינתטיים.

חומרים אלה קשים ולעיתים קרובות מציעים תכונות ידידותיות לצרכן. חלק מהתכונות הנפוצות ביותר הם חומרים אטומים למים, חומרים נמתחים וחלקים עמידים בפני כתמים.

זה אפשרי מכיוון שסיבים טבעיים רגישים ליסודות ונוטים להתפרק לאורך זמן; משמעות הדבר היא שהם מתכלים. סיבים טבעיים מועדים גם הם לנזק ממזיקים הניזונים מהם, כמו במקרה של עש הניזון מכותנה, צמר ומשי.

סיבים סינתטיים חסינים מפני מזיקים אלו ואינם נפגעים מחשיפה לשמש, למים או לשמן. חלק מהחומרים הסינתטיים הנפוצים ביותר הם ניילון, פוליאסטר, סיבי פחמן, זהורית, סטרץ 'או לייקרה.

בתקופה האחרונה חלה פריחה בהמצאת חומרים סינתטיים חדשים. בעזרת הטכנולוגיה, מדענים גילו דרכים סינתטיות חדשות המקשרות מולקולות קטנות לשרשראות פוליאסטר גדולות עם התכונות הנכונות לשימושים מסוימים.

דוגמא לכך הם סיבי הפוליפרופילן המשמשים בשטיחים או זני הפוליאתילן המשמשים לייצור בקבוקי פלסטיק. הם גם הצליחו לפתח חומרים חזקים להפליא כמו קבראר.

סוגי חומרים סינתטיים ומאפיינים

ביו-פלסטיקה

הפלסטיקה אינה מבזה, וזו הסיבה שהם מקור נהדר לזיהום סביבתי. בנוסף, מרבית הפלסטיקים נגזרים מנפט גולמי שאינו ניתן לחידוש.

אולם הטכנולוגיה אפשרה להמיר משאבים מתחדשים לפלסטיק וגומי סינטטי. חומרים אלה הם בר קיימא מכיוון שהם חוסכים משאבים מאובנים ולמרות שהם עדיין אינם מתכלים, זהו התקדמות נהדרת למדע.

ניילון

זוהי משפחה של פולימרים סינתטיים והופקה לראשונה בשנת 1935; זה היה הסיב הסינטטי הראשון המיוצר בהמונים. זה נבע מהצורך להחליף משי וקנבוס אסייתי בצניחות במהלך מלחמת העולם השנייה. באותה תקופה שימש לייצור צמיגים, אוהלים, פונצ'וס וציוד צבאי אחר. זה אפילו שימש לייצור כסף בנייר בארצות הברית.

זה דליק מאוד, הוא נשרף במקום להמיס. זה אלסטי למדי; הוא חזק מאוד, הוא מתנגד לחרקים, לבעלי חיים, פטריות וכימיקלים רבים היטב.

יש לו יישומים מסחריים רבים בסיבים סינתטיים, כגון כיסויי רצפה וחיזוק גומי; הוא משמש גם במודלים של חלקי רכב, בעיקר בתא המנוע, ובציוד חשמלי, מברשות שיניים, שטיחים, ניילונים ובדי ביגוד.

ניילון מוצק משמש גם לייצור מברשות שיער וחלקים מכניים, כמו ברגים והילוכים. שרפים ניילון משמשים באריזות מזון מסוימות; במיוחד באלה שמגיעים בשקיות לתנור ובאריזות נקניקיות ובשר.

תרכובות פלסטיק

זה השם שניתן לפלסטיק שעברו חיזוק על ידי סיבים שונים כדי להפוך אותם ליותר אלסטיים וחזקים. דוגמא לכך היא התערובות בין פולימרים לפחמן, היוצרים חומר קל משקל שמשמש להובלת דברים באמצעות דלק ביעילות.

תרכובות אלה משמשות יותר ויותר, במיוחד בתעשיית התעופה והחלל. מטוסי איירבוס A360 ומטוסי בואינג 787 עשויים 50% המורכבים מפלסטיק. הדבר היחיד שמונע את השימוש בו יותר, במיוחד בייצור כלי רכב, הוא העלות הגבוהה שלו.

פּוֹלִיאֶסטֶר

חומר זה נמצא בשימוש נרחב בתעשיית הטקסטיל; ברוב הבגדים יש פוליאסטר כיתה מסוימת. ישנם כמה סוגים שאינם מתכלים אפילו אם כי רובם אינם.

בנוסף לבגדים, בדים ארוגים פוליאסטר רבים משמשים לריהוט לבית ומצעים. ניתן למצוא פוליאסטר בחולצות, מכנסיים, מעילים, כובעים, סדינים, שמיכות, כריות, סתימות, ריהוט מרופד ומגבות. פוליאסטר תעשייתי משמש לחיזוק צמיגים, חגורות בטיחות ולחיזוק פלסטיקה סופגת מאוד.

חומר זה משמש גם לייצור בקבוקים, קאנו, כבלים והולוגרמות, בין היתר. בנוסף, הוא משמש כגימור למוצרי עץ, כגון גיטרות, פסנתרים, ויאכטות.

פוליאסטר עמיד מאוד בפני כתמים; הצבעים היחידים שיכולים לצבוע את זה הם מה שמכונה צבעי פיזור. בהזדמנויות רבות נוצרים שילובים בין פוליאסטר לסיבים טבעיים כדי להשיג תוצאות שונות. לדוגמא, תערובת הפוליאסטר / הכותנה, פוליקוטון, היא בד חזק ועמיד נגד קמטים ולא מתכווץ.

חומר לתיקון עצמי

לחומרים החדשים הללו המפותחים יש יכולת לתקן נזקים שבזמנים אחרים יכולים להיחשב כבלתי ניתנים לתיקון. הם התגלו בראשית שנות האלפיים.

פולימרים אינם החומר היחיד המסוגל לריפוי עצמי, אך הם היעילים ביותר. הם כרוכים בעיצובים מורכבים מאוד וקשים לייצור, אך כאשר מתקנים הם עמידים יותר מפולימרים אחרים. הם צפויים לשמש יותר ויותר בתחום הציפויים, האלקטרוניקה והתחבורה.

סיבי פחמן

זהו פלסטיק מחוזק חזק וקל משקל המכיל סיבי פחמן. סיבי פחמן יכולים להיות יקרים לייצור, אך נעשה בהם שימוש נרחב בתחומי הרכב, התעופה והחלל, הנדסה אזרחית, מוצרי ספורט ויישומים טכניים אחרים.

זה קשיח אך יחד עם זאת ניתן לעצב ובעל עמידות טובה לטמפרטורות גבוהות.

קבלר

קבלר הוא פלסטיק חזק מאוד. יש לו תכונות מבוקשות ביותר שכן הוא עשוי מסיבים הנלחצים חזק זה לזה. זהו קרוב משפחה של ניילון, הוא נחשב לפולימר סופר והוצג לשוק בשנות ה -70.

זהו חומר חזק מאוד, אך קל יחסית. הוא לא נמס ורק מתפרק בטמפרטורה הגבוהה מ -450 מעלות צלזיוס; גם הקור לא מזיק לו, הוא יכול לשרוד טמפרטורות עד -196 מעלות צלזיוס. הוא מתנגד להתקפות מכימיקלים שונים והלחות לא פוגעת בו.

קבלר הוא חומר אנטי-בליסטי מצוין, מכיוון שקשה או סכין לעבור דרך הסיבים. זה חזק יותר מפלדה, כמו שריון מודרני, אך קל וגמיש יותר מפלדה.

שימושים אחרים עבור Kevlar כוללים שימוש בייצור צמיגי אופניים, סירות מפרש וראשי תופים לתופים מוזיקליים.

לַייקרָה

לייקרה או סטרץ 'הוא סיב הידוע כאלסטי במיוחד; זה יכול להתרחב עד פי 5 מגודלו. המאפיינים היקרים ביותר שלו הם שלמרות מתיחות הוא חוזר לגודלו המקורי ושהוא מתייבש מהר יותר מבדים אחרים. הוא חזק ועמיד יותר מגומי והומצא בשנות החמישים.

בשל גמישותו וכוחו, משתמשים בו במוצרי לבוש רבים, בעיקר בספורט. מכנסי רכיבה על אופניים, גזעי שחייה, מכנסי סקי, חליפות טריאתלון וחליפות צלילה הם רק כמה מהשימושים הנפוצים ביותר. שימושים אחרים כוללים בתחתונים, בגדי ים, כפפות, ולייקרה.

פולימרים תגוביים חכמים

גומי וג'לים סינתטיים יכולים להתאים את צורתם בתגובה לגירויים חיצוניים; המשמעות היא שהם מגיבים לשינויים בסביבה. יכולת זו שימושית מאוד מכיוון שהיא יכולה לעזור לכם לעצב חומרים חכמים אחרים, כגון חיישנים והתראות. כאשר מתווספת טכנולוגיה לריפוי עצמי למשוואה זו, לתוצאות עשויים להיות שימושים חשובים בתעשיות רבות.

חומרים אלה יכולים להיות רגישים לשינויים בטמפרטורה, לחות, pH, עוצמת האור, ושדות מגנטיים ואלקטרוניים. הם יכולים לשנות את צבעו, השקיפות או אפילו את צורתו.

הם משמשים בהנדסה ביו-רפואית, הידרוגלים ואריזות מתכלות.

אַקרִילִי

הוא פותח בשנות הארבעים של המאה העשרים. הוא חזק, קל וחם, ולכן הוא נפוץ בסוודרים, כריפודי רהיטים, בשטיחים וכיסוי מגפיים וכפפות.

הוא כל כך רך שזה מרגיש כמו צמר למגע; לאחר שעבר הליך נכון, ניתן להשתמש בו כדי לחקות בדים אחרים כמו כותנה. הוא משמש לפעמים כתחליף לקשמיר היקר יותר.

אקריליק עמיד מאוד וחזק. זה מקבל צבע טוב מאוד, אין לו בעיות בעת שטיפה והוא בדרך כלל היפואלרגני. באשר לבגדים, הוא משמש בדרך כלל בייצור גרביים, צעיפים וכובעים. בנוסף, משתמשים בו בחוטים לסריגה, במיוחד בסרוגה.

גומי סינטטי

מקורותיו של הגומי הסינטטי מתוארכים לסוף המאה התשע עשרה עקב הצורך ליצור גרסה טבעית של גומי טבעי שיכול לענות על הביקוש של תעשיית הרכב.

גומי סינטטי משתפר בזו הטבעית מכיוון שהרכבו מאפשר לנהל אותו יותר ולסבול מעיוותים מבלי לאבד את גמישותו.

דבקים

הדבקים יכולים להיות ממקור בעלי חיים, ירקות או סינתטיים. האחרון מבוסס על פולימרים שמקורם בנפט, כמו גם דבקים גומי סינטטי או פוליאוריטן.

בתורו, ניתן לסווג דבקים, על פי הרכבם, לדבקים של רכיב אחד ושני מרכיבים.

חימר פולימרי

הוא מבצע את הפונקציות של חימר אדמה, רק שהוא מורכב בעיקר מפוליוויניל כלוריד (PVC). הוא נמצא בשוק כבר זמן קצר, אך עלותו הנמוכה ואפשרויותיו מאפשרות להשתמש בו יותר ויותר בהשוואה לחימר המסורתי.

סיליקון

ההרכב הסינתטי של הסיליקון בוצע בשנת 1938. זהו מוצר מאוד תכליתי לשימוש יומיומי בענפים כמו אלקטרוניקה, בנייה, תרופות או ריהוט. האפשרות הגדולה ביותר שלה היא שניתן יהיה לחמם אותו לטמפרטורות גבוהות מבלי לעוות או לאבד את תכונותיו.

תרמופלסטים

תרמופלסטים הם שילוב של פלסטיק המופק מנפט גולמי יחד עם חמצן, מימן ופחמן. היכולת העיקרית שלו היא שניתן להמיס אותם, כך שיוכלו לאחר מכן לאמץ את הצורה הרצויה.

הוא מיושם בתעשיית הרכב לפיתוח פנסים, למוצרים אטומים למים כמו וילונות מקלחת או מעילי גשם או לייצור צינורות.

הפניות

1. מהן כמה דוגמאות לחומרים סינתטיים? שאלות ותשובות. התאושש מ- reference.com.
2. חמישה חומרים סינתטיים בעלי הכוח לשנות את העולם (2015). השיחה. התאושש מ- theconversation.com.
3. ניילונים (פוליאמיד) (2017) פלסטיפדיה. התאושש מ- bpf.com.uk.
4. חלק 8: צביעה עם צבעים מפוזרים. (תשע עשרה שמונים ואחת). AATC. התאושש מ- books.google.com.
5. נוחות בית: האמנות והמדע של בית המשמר. (2005) סיימון ושוסטר. התאושש מ- books.google.com.
6. (2016) הסבירו את הדברים. התאושש מ- declarthatstuff.com.
7. פולימרים חכמים להפרדת ביוס ועיבוד ביו (2001) CRC. התאושש מ- books.google.com.
8. המותג Kevlar®. עדיף, חזק ובטוח יותר. התאושש מ- dupont.com.
9. טכנולוגיית ייצור: חומרים, תהליכים וציוד (2011). בוקה רטון, פלורידה. לָנוּ. CRC. התאושש מ- books.google.com.