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Die unterschiedlichen Materialien - Referat
Es gibt gute Gründe, warum Kleider nicht aus Beton, Bücher nicht aus Metall oder Fahrräder nicht aus Glas bestehen. Jedes Material besitzt seine eigenen Eigenschaften und die Materialwissenschaft untersucht die Struktur der Atome und Moleküle, um Materialien sinnvoll einzusetzen.
Materialauswahl
Obwohl Materialien wie Holz und Plastik vielseitig verwendbar sind, eignet sich ein einziges Material nicht für alle Nutzungen.
Bei der Materialauswahl muss man sorgfältig überlegen, welchem Zweck es dient. Soll es hart oder weich sein? Muss es stabil und haltbar oder auf der Mülldeponie rasch abbaubar sein?
Keramik
Materialien wie Töpferware oder Ziegelsteine sind Keramiken. Sie werden aus Erden wie Lehm hergestellt, geformt und im Ofen gebrannt. Keramiken überstehen hohe Temperaturen und isolieren Elektrizität, sie brechen aber schnell.
Glas
Dieses einzigartige, durchsichtige Material ist preiswert, leicht formbar bei der Herstellung und widersteht hohen Temperaturen. Obwohl es zerbrechlich ist, kann es durch Laminierung (zwischen zwei Kunststoffschichten) gehärtet werden.
Plastik
Plastik ist preiswert, leicht formbar und in allen Farben (auch durchsichtig) erhältlich.
Seine riesige Vielfalt umfasst harte Kunststoffe wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol für Stoßstangen) bis zum leichten und biegsamen Polyethylen, das für Getränkeflaschen genutzt wird.
Synthetische Textilien
Naturfasern wie Wolle sind warm, aber nicht wasserfest und nicht leicht zu reinigen. Diese Anforderungen erfüllen Kunststofffasern wie Nylon, Polyester und Lycra. Sie eignen sich deshalb z.B. Besonders für Sportkleidung.
Verbundmaterialien
Sie bestehen aus zwei oder mehr Materialien, die zu einem besseren zusammengesetzt wurden.
Ein Surfbrett, das stabil, gleichzeitig aber leicht, schwimmfähig und wasserfest sein muss, besteht aus einem harten Verbundmaterial, wie Glasfaser – mit Glas verstärkter Kunststoff.
Aerographit, das leichteste Material der Welt besteht zu 99,99% aus Luft.
Verschiedene Materialien
Radsportler nutzen häufig die neuesten Fortschritte der Materialwissenschaft.
Hightechmaterialien wie Legierungen und Verbundstoffe geben den Athleten einen Wettkampfvorteil. Durch starke Verbundmaterialien wird ihr Rennrad leichter und schneller, während sie energieaufnehmende Kunststoffe in Helm und Kleidung bei einem Sturz schützen.
Neue Materialien
Obwohl die Menschen seit Jahrtausenden neue Materialien erfunden haben, werden noch immer neue Materialien entwickelt. Diese können z.B. Traditionelle Materialien wie Holz, Glas und Metalle weiter verbessern oder ersetzen.
Abbaubarer Kunststoff
Plastik ist schwer zu recyceln und wird erst nach vielen Jahrzehnten in der Umwelt abgebaut, sodass es diese verschmutzt. Aus natürlichen Materialien wie Maisstärke wurden abbaubare Biokunststoffe entwickelt, die in nur wenigen Wochen oder Monaten abgebaut sind. Sie eignen sich gut für Mülleimerbeutel.
Selbstheilende Materialien
Wäre es nicht großartig, wenn sich ein Kratzer im Autolack selbst repariert?
Selbstheilende Materialien besitzen eingebaute Reparaturkapseln mit Klebstoff, die auslaufen und den Riss ausfüllen. Raumfahrtmaterialien können sogar automatisch Einschusslöcher füllen.
Farbwechselkunststoffe
Stirnthermometer und Batterieprüfstreifen bestehen aus thermochromem Plastik, das seine Farbe ändert, wenn es abkühlt oder erwärmt wird. Sie besitzen Molekülschichten, die Licht absorbieren und es mit unterschiedlichen Wellenlängen (Farben) abgeben, wenn ihre Temperatur steift oder fällt.
Nanotechnologie
Diese Technologie befasst sich mit Objekten, die ein Millionstel eines Millimeters groß sind.
Sie wird die Entwicklung neuer Materialien revolutionieren. Die Wand eines Nanoröhrchens ist z.B. Nur ein Kohlenstoffatom dick.
Die Nanotechnologie entwickelt winzige Strukturen, die 1000-mal dünner als ein menschliches Haar sind. Schicht für Schicht entstehen neue Medikamente, Körperteile, Maschinen oder anderes.
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