Samenvatting H12: Materialen
§1 Van structuur naar eigenschappen
Materiaaleigenschappen
De belangrijkste groepen van materiaaleigenschappen: chemisch, elektrisch, optisch en akoestisch,
mechanisch en thermisch.
Van micro- en mesoniveau naar eigenschappen
Tot het macroniveau worden alle door de mens waarneembare kenmerken en meetbare
eigenschappen van stoffen en materialen gerekend.
Wanneer een materiaal op microniveau wordt beschreven, gebeurt dit op het niveau van atomen,
ionen en moleculen.
Met het mesoniveau wordt de ordening van de deeltjes op microniveau bedoeld.
Materiaalkunde
Materialen kunnen worden ingedeeld in de vier hoofdgroepen: metalen, keramiek, polymeren en
composieten.
Metalen
Een metaal is opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elektronen die vrij door het
metaalrooster kunnen bewegen. Deze tegengesteld geladen deeltjes trekken elkaar sterk aan en
vormen een metaalbinding.
Wanneer er andere atomen in het metaalrooster terechtkomen, dan wordt het metaal harder,
omdat de deeltjes door hun verschil in grootte moeilijker langs elkaar schuiven.
Keramiek
Tot de keramiek behoren alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. Op
mesoniveau verandert er door de verhitting iets. De deeltjes bewegen zich bij de hoge temperatuur
naar een gunstige positie en daardoor wordt de onderlinge bindingssterkte sterker.
Polymeren
Plastics zijn kunststoffen die bestaan uit heel lange moleculen, polymeren. Polymeren zijn gemaakt
uit kleinere moleculen, monomeren, die in een polymerisatiereactie aan elkaar zijn gekoppeld.
De polymerisatiegraad is de gemiddelde ketenlengte en deze druk je uit in de hoeveelheid
monomeermoleculen.
De vanderwaalsbindingen tussen polymeermoleculen kunnen worden verzwakt door het toevoegen
van weekmakers. Dat zijn kleine moleculen die zich tussen de polymeermoleculen nestelen, de
afstand tussen de polymeermoleculen neemt dan toe en de vanderwaalsbindingen verzwakken dan.
Een plastic dat kan smelten, wordt een thermoplast genoemd. Door de verwarming bewegen de
polymeermoleculen dan meer, waardoor de afstand groter wordt.
Er bestaan ook polymeren waarbij tussen de polymeerketens met behulp van atoombindingen
dwarsbindingen, crosslinks, zijn aangebracht. De polymeermoleculen kunnen bij verhitting dan niet
bewegen, en het polymeer kan dus niet smelten. Dat wordt een thermoharder genoemd.
Composieten
Een composiet is een materiaal dat bestaat uit twee of meer bestandsdelen. Een composiet
combineert de gunstige eigenschappen van de oorspronkelijke bestanddelen in zich, waardoor een
nieuw materiaal ontstaat dat betere eigenschappen heeft dan de afzonderlijke materialen.
§1 Van structuur naar eigenschappen
Materiaaleigenschappen
De belangrijkste groepen van materiaaleigenschappen: chemisch, elektrisch, optisch en akoestisch,
mechanisch en thermisch.
Van micro- en mesoniveau naar eigenschappen
Tot het macroniveau worden alle door de mens waarneembare kenmerken en meetbare
eigenschappen van stoffen en materialen gerekend.
Wanneer een materiaal op microniveau wordt beschreven, gebeurt dit op het niveau van atomen,
ionen en moleculen.
Met het mesoniveau wordt de ordening van de deeltjes op microniveau bedoeld.
Materiaalkunde
Materialen kunnen worden ingedeeld in de vier hoofdgroepen: metalen, keramiek, polymeren en
composieten.
Metalen
Een metaal is opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elektronen die vrij door het
metaalrooster kunnen bewegen. Deze tegengesteld geladen deeltjes trekken elkaar sterk aan en
vormen een metaalbinding.
Wanneer er andere atomen in het metaalrooster terechtkomen, dan wordt het metaal harder,
omdat de deeltjes door hun verschil in grootte moeilijker langs elkaar schuiven.
Keramiek
Tot de keramiek behoren alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. Op
mesoniveau verandert er door de verhitting iets. De deeltjes bewegen zich bij de hoge temperatuur
naar een gunstige positie en daardoor wordt de onderlinge bindingssterkte sterker.
Polymeren
Plastics zijn kunststoffen die bestaan uit heel lange moleculen, polymeren. Polymeren zijn gemaakt
uit kleinere moleculen, monomeren, die in een polymerisatiereactie aan elkaar zijn gekoppeld.
De polymerisatiegraad is de gemiddelde ketenlengte en deze druk je uit in de hoeveelheid
monomeermoleculen.
De vanderwaalsbindingen tussen polymeermoleculen kunnen worden verzwakt door het toevoegen
van weekmakers. Dat zijn kleine moleculen die zich tussen de polymeermoleculen nestelen, de
afstand tussen de polymeermoleculen neemt dan toe en de vanderwaalsbindingen verzwakken dan.
Een plastic dat kan smelten, wordt een thermoplast genoemd. Door de verwarming bewegen de
polymeermoleculen dan meer, waardoor de afstand groter wordt.
Er bestaan ook polymeren waarbij tussen de polymeerketens met behulp van atoombindingen
dwarsbindingen, crosslinks, zijn aangebracht. De polymeermoleculen kunnen bij verhitting dan niet
bewegen, en het polymeer kan dus niet smelten. Dat wordt een thermoharder genoemd.
Composieten
Een composiet is een materiaal dat bestaat uit twee of meer bestandsdelen. Een composiet
combineert de gunstige eigenschappen van de oorspronkelijke bestanddelen in zich, waardoor een
nieuw materiaal ontstaat dat betere eigenschappen heeft dan de afzonderlijke materialen.
