TEMAT:Obecnie kompozyty polimerowe znajduj zastosowanie w wielu nowoczesnych wyrobach zarwno konstrukcyjnych jak i funkcjonalnych. Przykadem zaawansowanej konstrukcji wykonanej z kompozytw polimerowych jest najnowoczeniejszy pasaerski samolot Boeing 787 "Dreamliner". Opisz materiay skadowe kompozytu (polimer epoksydowy i wkna wglowe) z jakiego wykonane jest poszycie tego samolotu. Uzasadnij jakie waciwoci tych materiaw zadecydoway o ich wykorzystaniu w konstrukcjach lotniczych. Jakie s zalety i wady kompozytw polimerowych? Jak mona sterowa ich waciwociami?

Wspczeniewlotnictwiemamydoczynieniazduopolem2firm,ktrekontrolujwikszorynku:BoeningiAirbus.IchflagowemodeleBoening737iAirbusA320moemyspostrzecwprzestworzachnajczciej.Conieznaczy,eproducencicinieplanujwprowadzaadnychinnowacji.GonobyoostatnioozakupienajnowszegomodelufirmyBoeningDreamlinera.Pomijajckwestiawaryjnocitegosamolotuikontrowersji,jakiewizaysizzakupem,zajmsiwtymreferaciemateriaem,ktryodegraniemaeznaczniewkonstrukcjitegosamolotu.Mowatuokompozytachpolimerowych.

Kompozytytojedenzrodzajwmateriaw,stworzonezconajmniejdwchmateriawskadowychpoczonychzesob.Nieoznaczato,eichwaciwocisisumuj,najczciejjedenztychmateriawdecydujeozupenieczyminnymnidrugi(zwykleroljednegoznichjestpoczeniezesobczstekdrugiego,wicpierwszydecydujeowaciwociachtakichjakelastycznoczyspjno,adrugiocaejreszciecechmechanicznychkompozytu).

DzikikompozytomDreamlinermoebyzbudowanyzapomoclejszej,prostszejstruktury.Zwikszatoefektywnosamolotuzmniejszazuyciepaliwaikosztyserwisuiopatzwizanychzciaremsamolotu.Kompozytynieulegajkorozji,cooznaczaduszywotno.Oprcztego,ichnaprawajestmniejskomplikowanamniejszeuszkodzeniamonanaprawiwmniejnigodzin.

Kompozytypolimerowetokompozyty,wktrychrolspoiwaodgrywajpolimery.Stoproduktyreakcjipolimeryzacji,czyliczeniasimniejszychczsteczekwdugieacuchy,tworzcezwizkiomasieczsteczkowejrzdutysicyjednostekmasyatomowej(przekraczajcej10000unitw).Polimeryswiczwizkamiobardzoduejmasieczsteczkowej,takzwanymimakroczsteczkami.Czsteczkimajcezdolnodotychreakcjinazywamimonomerami.

WDreamlinerzemamydoczynieniazkonstrukcj,wktrejkompozytystanowi

apoowzawartocikonstrukcji.Poszycietegosamolotuwykonanejestzkompozytupolimerowego,wktrymrolspoiwa,ktreczywknawglowestanowiywicaepoksydowa.

Wknawglowetomateriaybardzowytrzymae,przyczymzachowujceterelatywniemawag.Materiamazwyklepostatkaninyuplecionejzpojedynczychwkien.Pojedynczanitkatakiejtkaninymagrubook.0.0050.010mm.Splotmoebyjednokierunkowy,2/2(wknaprzecinajsipodktem90stopni),1/1(rnicaod2/2wwygldzie).Wknowglowesamowsobieniejestjednaksztywne,takwaciwonadajedopierospoiwo.

Jegorolpeniywicaepoksydowa.Wjejprzypadkumamydoczynienia,

zalenieodmasyczsteczkowejistruktury,zlepkcieczlubtopliwymciaemstaym.Jesttonajwyszaklasaywic,adzikiniejzyskujemyodpornotemperaturowrzdunawet300stopni.Moliwetojestdzikisposobowiwyrabianiaproduktuzywicyjestonutwardzanypoprzezwielogodzinnewygrzewaniewpiecu.Hartujetowtensposbgotowyproduktipodnosiodpornotemperaturow.

ywiceepoksydowesteodpornenazginanie,sztywne.Utwardzanietychywicjestprocesemrelatywniewolnym,wzwizkuzczymniepowstajnaprenie,animikropknicia.Ponadtoywicaepoksydowadoskonalespajawknatkaniny,siawzajemnegopoczeniaywicyiwkientkaninwkompozycietoco,corwniemawpywnawytrzymaonazginaniegotowegokompozytu.

Ponadtoywiceepoksydowecharakteryzujsikorzystnymstosunkiemosignitejwagidowytrzymaocikompozytu,stabilnociwymiarow(maaskonnodorozszerzania/kurczenia)ioprcztegomonaznichstworzynajmocniejszenawieciekleje.ywicaepoksydowajesttechemoodporna,nierozpuszczalnainietopliwa.

GotowykompozytjestidealnymmateriaemdlaposzyciaBoeinga787.Jestnawet5krotniebardziejwytrzymaynistal,ktradominowaawpoprzednichwersjachsamolotu,co,jakwspominaemwczeniej,znaczniezmniejszazuyciepaliwa.Maezmczeniemateriauumoliwiarzadszekontrole,dzikiczemusamolotmoebywpowietrzuprzezduszyczas.Sztywnokompozytutorwnieco,coumoliwiojegowykorzystaniewkonstrukcjisamolotu.

Zinnychwaciwociotrzymanykompozytjestdobrymprzewodnikiemprdu,

maefektownywygld(przezcostosujesigotewsamochodachwycigowych).Moliwajesttedowolnaregulacjawytrzymaocielementuwkadejjegoczci,corwnieumoliwiazmniejszeniewagi(monaodciyczci,ktrenieseksploatowane).Niestety,niejesttomateriaidealny,madoprzecitnodpornonauderzenia.Kompozytmatewysokimodusprystoci.

Podsumowujc,kompozytypolimerowezastosowanewBoeingu787mogokazasimateriaamioznacznielepszychwaciwociachnitradycyjne,takiejakstal.Prawdopodobniewprzyszocimateriaysztuczniekomponowaneprzezczowiekazacznwypierabardziejnaturalne,przynajmniejwbardziejskomplikowanychkonstrukcjach.TEMAT:Nie wszystkie materiay maj struktur krystaliczn, czyli nie wykazuj atomowego uporzdkowania dalekiego zasigu. Jednym z nich jest stop metali o strukturze szka okiennego. Jak nazywa si taki materia? Opisz jego struktur i metod wytwarzania. Omw jego waciwoci magnetyczne. Podaj dwa przykady zastosowa tego niezwykego szka.

Wikszometalimabudowkrystaliczn,czylitak,wktrejatomyrozmieszczoneswsposbuporzdkowany(mamydoczynieniazuporzdkowaniemdalekiegozasigu)isymetryczny.Jestjednakjedenmateria,ktrywybijasiztego

schematu.Celemtegoreferatubdzieomwienieniezwykychwaciwociszkametalicznego.

Szkometalicznetostopmetalizudziaemniemetalipoddanyszybkiemu,duemuprzechodzeniuztemperaturywyszejodtemperaturytopnieniadotemperaturyniszejodtemperaturyzeszklenia.Temperaturzeszkleniawprzypadkuciakrystalicznych,jakimismetale,jesttemperaturakrystalizacji(czylitaka,wktrejfazyciekaistaaszesobwrwnowadze).Otrzymanymetaria,mastrukturamorficzn.Oznaczato,eniewystpujewnimuporzdkowaniedalekiegozasigu,aczsteczkiuooneswsposbchaotyczny.

Jednakichbudowanadaljestdozagadkowa.Dlaczego?Jestco,coodrniabudowszkametalicznegoodbudowyszka.Okazujesi,epociniciumaejprbkiszkametalicznego,przyuyciubardzowysokiegocinienia,uzyskujemykryszta.Zjawiskotostwierdzonotylkoprzyszkachmetalicznych,niewystpujeonowprzypadkuzwykegoszka.Bymoeoznaczato,estrukturaszkiemetalicznychjestbardziejuporzdkowananinamsizpocztkuwydawaoitaknaprawdjestonozbudowanezmniejszychkrysztaw.Tumaczyobytotrwaotegomateriau.

Szkometalicznemonauzyskiwanawielesposobw.Znanemetodyotrzymywaniato:odlewaniestopunawirujcyichodzonywodbben(metodacigegoodlewania)szybkieschodzeniemetaluzestanuciekegonatryskciekegometaluzapomocspronegogazuobojtnegonametalicznepodoewprowadzeniestrugiciekegometalumidzyszybkoobracajcesiwalce

Otrzymanewtensposbszkometalicznetopisiwbardzoniskichtemperaturach.Maniszeprzewodnictwocieplnenitradycyjne,krystalicznemetale.Tracitebardzomayprocentobjtociprzychodzeniu.Jestonotebardzotrwae,chociaprzyupadkumoesiokazadokruche(jednakmniejkrucheodszka).Jesttebardzolekkieiodpornenaodksztacenia.Charakteryzujesitakeodpornocinakorozj,dusprystoci,atakeposiadaduopornoelektryczn.

Okazujesite,eszkometalicznewytworzonezokrelonychmetaliwykazujewaciwocimagnetyczne.Cozatymidzie,moliwejestwytworzeniewtensposbamorficznegomagnetyku(materiauulegajcegowpywowipolamagnetycznego),ktryposiadabyomawianewczeniejwaciwoci.

Istniej2typymagnetykw:mikkieitwarde.Mikkiemagnetyzujsiatwo,alenamagnesowanieznikawrazzwyjciemmateriauzpolamagnetycznego.Twardeciejnamagnesowa,alezachowujwsobiemagnetycznewaciwoci,jeliudasitozrobi.Okazjesi,eszkometalicznemoebyzarwnomagnetykiemtwardym,jakimikkim.Szkametaliczneoparteoelazomogprzyjobydwieteformy,natomiastoparteokobaltwykazujwaciwocimikkichmagnetykw.Cozatymidzie,moemywicznaledodatkowezastosowaniadlaszkametalicznego.Przykadowo,zmiananamagnesowaniamikkiegomagnetykuzapomoczewntrznegopolamagnetycznegowkrystalicznychmagnetykachwymagadodatkowejenergii,podczasgdyprzyszkachmetalicznychwykonanychzelazazuycieenergiiprzytymprocesiejestowielemniejsze.Jesttopowd,dlaktregoszkametaliczneznajdujzastosowaniewrdzeniachtransfomatorw.

Transformatortourzdzenieelektrycznezbudowanezferromagnetycznegordzeniaowinitegozobustronzwojami,sucedoprzenoszeniaenergiielektrycznejprduprzemiennegodrogindukcjielektromagnetycznejzjednegoobwoduelektrycznegododrugiego,zzachowaniempierwotnejczstotliwoci.Zwyklezmienianejestrwnoczenienapicieelektryczne(wyjtekstanowitransformatorseparacyjny,wktrymnapicienieulegazmianie).

Umoliwiatonaprzykadzmiannapiciawsieciwysokiegonapicia,ktrejestodpowiedniedoprzesyaniaenergiielektrycznejnadueodlegoci,naniskienapicie,doktregodostosowanesposzczeglneodbiornikienergiielektrycznej.

Dotegoceluniezbdnejeststaezmienianiesiypolamagnetycznego,wictransformator,ktregordzezbudowanybdziezeszkametalicznego,zuywaowielemniejenergiinitaki,wktrymrdzestanowibdzietradycyjnyferromagnetyk.

Szkometaliczneznalazotezastosowaniewtrochbardziejprozaicznej

dziedzinieycia.Stosujesijedowyrobukijwgolfowych.Takiekijemogbylejszeodmetalowych,atakelepiejodbijajpik(zewzgldunato,ewskutekuderzenianiepowstajodksztacenia,nacozuytazostaabydodatkowaenergia,wicszkometaliczneabsorbujemniejszczenergiiuderzenianitradycyjnemetale)Stosuje

sijetenp.przyprodukcjikijwbejsbolowych.Metaleamorficznemogsitakeokazaidealnymmateriaemdoprodukcjiimplantw.Zewzgldunalekkoitrwao,atakecenmniejszodcenywysokiejjakocimetali.Oprcztego,niektreszkametalicznestebiodegradowalne(np.MgZnCa,gdziekadyztychpierwiastkwjestobecnywludzkimcieleimoezostazaabsorbowanyprzezorganizmbezadnychszkd).Bardziejpowszechnie,szkometalicznestosowanejestwsklepach,jakomechanizmchronicyprzedzodziejami.KiedyspojrzysznapytDVDwmarkecietakimjakMediaMarkt,moeszujrzenaklejk,wygldajctrochjakfoliaaluminiowa.Jesttonamagnesowaneszkometaliczne,ktreuruchamiaalarm,jeliznajdziesiwbramce.Dlategoprzyzakupiesprzedawcapocieratnaklejkospecjalneurzdzenie,waniepoto,byjodmagnesowa.

Podsumowujc,szkometalicznejestciekawymmateriaemwytworzonymprzezczowieka,ktregowaciwociczwsobiezarwnowaciwociszka,jakimetalu.Wzwizkuztymichzastosowaniemoebyzupenieinne,niobutychmateriawosobno.TEMAT:Pod koniec XX wieku pojawia si grupa materiaw pozwalajcych (przynajmniej w pewnym zakresie czstotliwoci) realizowa funkcjonalno peleryny-niewidki poprzez zmian toru fali (elektromagnetycznej lub akustycznej). Jak nazywaj si takie materiay? Z czego wynikaj ich unikatowe waciwoci? Gdzie znalazy praktyczne zastosowanie?

Niewidzialnotodlaniektrychludziconieosigalnego,abstraskcyjnego.Jednakwprawdziwymwieciemamyznidoczynienianacodzie.Kiedynaciskamyprzycisknapilociedotelewizoraniewidzimyprzeciewizkiwiatawychodzcejzjegoczubka.Wydajesitooczywiste,alejeliuyjemyodpowiedniejkameryiskierujemyjnapilot,wtedywyraniewida,ejegoczubeksirozjania.Cocorzeczywicieistnieje,jestwtakimraziedlanasniewidzialne.

Opierasitonatym,enaszeokowidzitylkobardzoograniczoneczstotliwocipromieniowaniaelektromagnetycznego.Jednakjakimoebysposb,abyukryprzednamiobiektznajdujcysiwaniewtymspektrumczstotliwoci?Okazujesi,enaukowcypracujjunadsztucznieutworzonymimateriaami,ktrebytoumoliwiay.Mowatuometamateriaach.

Metamateriatomateria,ktregowasnocizaleodjegostrukturywskaliwikszejniczsteczkowa,aniejedynieodstrukturyczsteczkowej.Terminemtymwszczeglnociokrelasimateriayowasnociachniewystpujcychwnaturalniepowstajcychmateriaach.

Jednymzrodzjwmetamateriawsmetamateriaylewoskrtne.Moliwoistnieniatakichmateriawprzewidzianojuw1968roku.RosyjskifizykWiktorWiesielagozauwaywwczasijeelimamydoczynieniazmateriaem,ktregoprzenikalnoelektrycznaimagnetycznasujemne,towspczynnikzaamaniapromieniowaniarwniemusibyujemny.Oznaczato,epromieniowaniepadajcenatakiobiektbdziezaamywanepodujemnymktem(wlewostdnazwametamateriau).

Tyleteorii.Wpraktycepodobnymateriaudaosiskonstruowadopierow2001roku.Ichstworzenieumoliwirozwjnanotechnologii,gdytworzctakimateriamusimypracowanapoziomienanoczsteczek.Pomyspoleganaskonstruowaniusiatkiwykonanejzbardzocienkichprzewodwtworzcychperiodycznstrukturkratow.Umoliwiobytoprzestrzenneuwizienieelektronwiwkonsekwencjiujemnprzenikalnoelektryczn.W1999rokuodkrytote,erozcityrezonatorSRR

wykazujeujemnprzenikalnomagnetyczn.Moliwestaosiwicsztucznewytworzeniemateriauoujemnychprzenikalnociachelektrycznejimagnetycznejpoprzezpoczenietychdwchmateriaw(rezonatorwSRRicienkichprzewodw).Takpowstapierwszymetamaterialewoskrtny.

Oczywicieobecnienaukowcypracujnadbardziejwydajnymimetodamiotrzymywaniatakichmateriaw.Podanywczeniejwymagaduychnakadwczasuipracyprzezkoniecznocaociowejrcznejzmianycaejstrukturyelementw.WInstytucieTechnologiiMateriawElektronicznychwWarszawiewydzielonyzesppracujenaduzyskiwaniemmetamateriawlewoskrtnychdzikiczeniuokrelonychmateriaworazskadnikwwokrelonysposb,takbysameprzyjyoczekiwanstruktur.Jesttotylkojedenzpomyswnaichotrzymywanie,aleznalezienieodpowiedniegomoesiokazaniezbdne,jelichcemywdroymetamateriaylewoskrtnedomasowejprodukcji.Dlategoobecniepracujenadtymwieleuniwersytetwzcaegowiata.

Aujemnywspczynnikzaamaniatoto,dzikiczemumoliwemoebyuzyskaniemitycznejniewidzialnoci.Gdybymoliwebyoosigniciemateriau,ktryzaamywabywiatowtakisposb,byomijaoonodanyobiekt,wtedystajesionniewidocznydlaludzkiegooka.Takiewaniemoliwocistwarzajprzednamimetamateriaylewoskrtne.

Niestety,byumoliwicakowitniewidzialno,takimateriamusiabyoddziaywanawieleczstotliwocinaraz,podczasgdywrzeczywistocidotejporynaukowcomudaosiopracowametamateriayoddziaujcetylkonabardzowskiepasmodugocifaliwietlnej.Nieoznaczato,eniewidzialnojestpozanaszymzasigiem,wedugpewnegoamerykaskiegonaukowca,niezbdnemoebyuyciewikszejkoncentracjinanoczstekwporwnaniudotej,ktrstosujemyteraz(gdy,jakwpomniaemwczeniej,tworzeniemetamateriaupoleganadodawaniudowczeniejprzygotowanegomateriauodpowiednichnanoczstek).

Metamateriaymajwsobieogromnypotencja.Oprczwspomnianejniewidzialnoci,naukowcywidzdlanichniezwykezastosowaniewinnychdziedzinachycia.Prowadzonesbadanianadtzw.supersoczewkami.Pozwalaybyonena

uzyskanierozdzielczociwielokrotniemniejszejoddugocifalico,codlatradycyjnychsystemwoptycznychjestbarierniedoprzejcia.W2004rokuzademonstrowanopierwszesupersoczewkidlamikrofal,pozwalajceuzyskaopisanywczeniejefekt.Rokpniej,przypomocyinnejmetodyskonstruowanoanalogicznesupersoczewkidlawiatawidzialnego.Wpraktyceoznaczatolepszjakoobrazuuzyskanegozapomoctakichsoczewek.

Toniewszystko,metamateriayumoliwiajtestworzeniemocnychantenomniejszychrozmiarach,gdyrozmiartradycyjnejantenymusiodpowiadadugocifali,jakonaodbiera.Takasamaantenawykonanazmetamateriawokazujesimiewikszprzepustowoimoc.Ponadtoteoretyczniemoeonapozwalanaregulacjpasmczstotliwoci,wjakiejpracuje.

Towszystkotorzeczyktrejudzisiajudaosiskonstruowawlabolatoriach.Alenaukowcypracujnadznalezieniemznaczniewikszejilocizastosowa.Oprczsupersoczewek,anteniniewidzialnoci,prowadzonesnaprzykadpracenadkontrolowaniemfalmechanicznych(np.dwik)zapomocakustucznychmetamateriaw.Wszystkietewaciwocisnaprawdzdumiewajce,jeliprzypomnimysobie,etaknaprawdmetamateriaytodzieowytworzoneprzezczowiekainiewystpujonewnaturze.Naukapokazujenamwicponownie,jakwniektrychprzypadkachczowiekmoezapanowanadprawaminaturyikontrolowajewnieprzewidzianyprzeznisposbdlawasnychkorzyci.Zadziwiajcejestto,efizycyteoretyczni,pracujcnawzorachipapierzemogwysnuteorie,ktrenapierwszyrzutokawydajsinierealne,jednakwystarczyparlat,byokazaysiczymrzeczywistymioczywistym.Ktowie,moewprzyszocipelerynyniewidkibddostpnepowszechniewsupermarketachiniktniebdzieichuwaazaconienaturalnego...rda:wikipedia.orgboeing.complastech.plpolskatimes.plkatowiceairport.comcarbonc14.plwp.pl

azom.compolonium.ugu.plsciencedaily.comheber.orgwiz.plnaszdziennik.plwyborcza.plforbes.comhotnews.plkopalniawiedzy.pltvn24.plhexcel.pl