物質とは何なのか、そしてそれらの物質はどのように分類されるのかを説明します。また、その特徴と例をいくつか紹介します。
材料は何ですか?
材料は、物体を製造するために必要な、単純または複合のさまざまな要素および物質として知られています。これらの材料は性質が多様であるため、物理学、化学、電気伝導、構造の両方において、固有の特性や特性が大きく異なる場合があります。
材料の性質の研究は、工学、冶金学、物理学、化学だけでなく、建築や建設などの隣接分野にとっても非常に興味深いものです。材料の優れた特性には、硬度、脆弱性、柔軟性、不透過性、透明性、熱伝導性および熱伝導性があります。
これらおよびその他の特性に従って、さまざまな工業生産および建設作業で使用される材料の選択、または新しい形状の材料の実験的製造が行われます。
マテリアルは、多かれ少なかれ異質なセットに変換およびグループ化できる要素です。
したがって、この用語は基本的に、学用品 (定規、ノート、鉛筆など)、実験用品 (ピペット、手袋など)、または建設資材 (セメント、梁など) のあらゆるセットに適用されます。
しかし、 「材料科学」や「材料工学」という学問はあり、基本的には産業上利用可能なあらゆる物質を研究対象としています。
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その由来によると
さまざまな既存の材料の最初の分類は、その起源に基づいています。
- 天然素材。動物、植物、鉱物の自然由来のもの
- 人工または合成材料。それらは研究室から得られたものであり、自然発生的に存在するものではありません。
たとえば、木材、銅、羊毛、綿などは自然の要素です。一方、プラスチック、紙、ガラス、磁器は人工または合成です。
すべての人工材料は、1 つまたは複数の天然材料の制御された変換から生じます。プラスチックは石油から、紙は木のセルロースから、ガラスは砂からできています。
その硬さに応じて
硬度は、継続的に力がかかったときの材料の変形や破損に対する抵抗力に関係する特性です。
その意味で、より柔らかい材料(変形させる力に屈する)とより硬い材料(材料に抵抗する) について話すことができます。
たとえば、鋼、ダイヤモンド、セメントは硬い材料です。プラスチック、木、ゴムは柔らかい素材です。
あなたの柔軟性に応じて
柔軟性とは、継続的かつ安定した力が加えられたときに、壊れることなくその形状を変える材料の能力です。材料の柔軟性に応じて、柔軟、硬質、弾性の 3 種類の材料について説明できます。
- 柔軟な素材。力を加えると簡単に変形します。例: 工芸品に使用される粘土または柔軟な生地。
- 硬いまたは壊れやすい材料。曲げ能力は最小限であり、変形するのではなく破損します。例:セラミックス。
- 伸縮性のある素材。力を加えて変形させた後でも、元の形状を回復することができます（形状記憶）。例: ゴム。
あなたの粘り強さに応じて
材料にはさまざまな程度の脆弱性があります。つまり、粒子が粒子を分離しようとする力に多かれ少なかれ抵抗する能力です。
材質には、粘りがあり壊れにくいものと、脆くて壊れやすいものがあります。ダイヤモンド、鉄鋼、コンクリートは粘り強いです。一方、磁器、ガラス、および特定の木材は壊れやすいです。
その展延性に応じて
展性とは、特定の硬質材料が、力を加えて圧縮を加えると、破損することなく変形および成形される能力です。
これにより、粒子を多かれ少なかれ薄いシートに分離することができます。この特性は、金、アルミニウム、プラチナ、銅、鉄などの金属に特に当てはまります。
その延性に従って
延性は展性と似ています。延性のある材料は力を加えると壊れることなく変形しますが、シートを製造する代わりに糸やワイヤが得られます。
一方、非延性材料は壊れるため、脆いと考えられています。延性材料の例としては、白金、銅、亜鉛、鉛、プラスチックなどがあります。
その透明度に応じて
透明な素材は光が体を通過するため、後ろにあるものを見ることができます。
この特性により、材料を区別できるようになります。
- 透明。彼らは光を通します。例: 磨かれたガラスやセロハン。
- 不透明。光を通しません。例: 木材、ボール紙、プラスチック。
- 半透明。光は通過させますが、光を歪ませたり減衰させたりします。例: 布地、厚いガラス、プリズム。
その導電率に応じて
伝導性とは、熱エネルギー (熱伝導率) または電気エネルギー(電気伝導率)、またはその両方の、身体を通過するエネルギーの伝達を可能にする能力です。一方、導体ではない物質を絶縁体と呼びます。
- 熱伝導率。材料のこの物理的特性は、ある物質の粒子と隣接する別の物質の粒子の間で運動エネルギーを伝達する能力で構成されます。たとえば、金属は優れた熱伝導体です。金属棒の一端を加熱するだけで、もう一方の端でそれを感じることができます。一方、プラスチックは熱伝導率が低く、絶縁体の役割を果たします。
- 電気伝導率。電気伝導は、材料の原子および分子構造、特に電子の移動度に依存します。電流を通過させる物質の能力です。金属やグラフェンなどの良好な電気伝導体があります。シリコンやカーボンなどの半導体。ガラス、マイカ、石英などの絶縁体。
新素材
「新素材」とは、自然界には存在せず、驚くべき物理化学的特性を備えた物質の生産において、現代の技術と科学的知識を適用して、人類が実験室で作り出す物質の形態として知られています。
この例としては、現存する最も軽い物質であるエアログラフェンが挙げられます。アップサライト、発明された最も強力な乾燥剤。またはグラフェンは、炭素から作られた軽くて薄く、耐久性のある導体です。これらは人類が発明した最も革新的な材料の一部です。
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参考文献
- の「素材」。