Общая характеристика материалов

Прогресс в науке и технике, а, следовательно, и в промышленном производстве неразрывно связан с созданием новых материалов. Из материалов, созданных человеком, состоят и космические корабли и миллионы транзисторов в современных процессорах. Само развитие человечества напрямую связано с созданием и использованием новых материалов, начиная от Каменного века и заканчивая, фактически сборкой материалов из атомов, используя современные нанотехнологии.

Благодаря новым технологиям, позволившим создать новые материалы, массовому потребителю  стали значительно более доступны современные компьютеры, автомобили, бытовая электроника. При создании таких сложных современных устройств необходимо учитывать массу нюансов среди доступных на сегодняшний день материалов.

В настоящее время все основные материалы принято делить на три большие группы: металлы, керамика, полимеры и их соединения, представляющие собой композиты.

Металлы характеризуются наличием упорядоченной структуры атомов. Подобное строение металлов обуславливает присущие им физико-механические свойства: прочность, пластичность, электрическая проводимость, наличие магнитных свойств.

Керамика представлена материалами, которые обладают, как некоторыми свойствами металлов, таки и новыми свойствами, свойственным элементами неметаллической природы. Большой класс керамики состоит из оксидов, карбидов и нитридов. Сюда же относят  бетон, глину, стекло.

Керамические материалы обладают очень высокой  твердостью. Но в отличие от многих металлов у керамики есть и слабое место – это высокая хрупкость. В отношении электрических свойств, керамика, как правило, является диэлектриком.

Полимеры могут состоять, как из неорганических, так  и органических веществ, образующих длинные цепочки молекул. Например, белки, каучук относят к природным полимерам. Ну и известные всем искусственно созданные полимеры: полиэтилен и полипропилен.

Молекулярное строение полимеров придает им свои уникальные свойства, в первую очередь — это эластичность и малая подверженность хрупкому разрушению.

Композиты могут состоять из всех вышеперечисленных типов материалов, т.е. металлов, керамики и полимеров. Композиционные материалы должны обладать лучшими свойствами, чем входящие в них отдельные компоненты. Например, обладать прочностью керамики и одновременно пластичностью, присущей металлам.

Например, такой известный материал, как углепластик, из которого изготавливают кокпит болида Формулы-1 или элементы космического корабля является композитом.