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Allgemeine Informationen zu Materialien, deren Struktur und Eigenschaften

Allgemeine Informationen zu Materialien.

Alle Materialien auf chemischer Basis werden in zwei Hauptgruppen unterteilt - metallisch und nichtmetallisch.

Metalle umfassen Metalle und deren Legierungen. Metalle machen mehr als 2/3 aller bekannten chemischen Elemente aus. Metallische Werkstoffe werden in Eisen- und Nichteisenmetalle eingeteilt. Eisen und seine Legierungen – Stahl und Gusseisen – sind eisenhaltig. Alle anderen Metalle sind Nichteisenmetalle. Reine Metalle haben im Vergleich zu Legierungen geringe mechanische Eigenschaften, weshalb ihre Verwendung auf die Fälle beschränkt ist, in denen ihre besonderen Eigenschaften genutzt werden müssen.

Zu den nichtmetallischen Werkstoffen zählen verschiedene Kunststoffe (geschichtet, faserig, pulverförmig, gasgefüllt), Gummiwerkstoffe, Holzwerkstoffe (Bauholz, Holzfurnier), textile Werkstoffe, anorganische (Keramik, Glas) und Verbundwerkstoffe.

Die praktische Bedeutung verschiedener Materialien ist nicht dieselbe. Eisenmetalle werden in der Technik am häufigsten verwendet. Mehr als 90% aller Metallprodukte werden auf Eisenbasis hergestellt. Nichteisenmetalle haben jedoch eine Reihe wertvoller physikalischer und chemischer Eigenschaften, die sie unersetzlich machen. Nichtmetallische Materialien haben auch in der Industrie einen Platz, aber ihr Einsatz ist gering (ca. 10%) und die Vorhersage von vor dreißig Jahren, dass nichtmetallische Materialien die metallischen Materialien bis zum Ende des Jahrhunderts erheblich drücken würden, hat sich nicht bewahrheitet . In anderen Bereichen entwickelt sich der Einsatz verschiedener nichtmetallischer Werkstoffe derzeit schneller als metallische Werkstoffe.

Die Struktur der Materialien.

Alle Feststoffe werden in amorphe und kristalline unterteilt.

In amorphen Körpern sind Atome chaotisch angeordnet, d.h. in Unordnung, ohne System, daher erweichen die Körper beim Erhitzen in einem großen Temperaturbereich, werden viskos und gehen dann in einen flüssigen Zustand über. Beim Abkühlen läuft der Prozess in die entgegengesetzte Richtung. Beispiele für amorphe Körper sind Glas, Leim, Wachs, Kolophonium, d.h. die amorphe Struktur ist hauptsächlich Nichtmetallen inhärent.

In kristallinen Körpern sind Atome in einer streng definierten Reihenfolge angeordnet. Die Körper bleiben fest, d.h. behalten die ihnen gegebene Form bis zu einer bestimmten Temperatur, bei der sie in einen flüssigen Zustand übergehen. Beim Abkühlen läuft der Prozess in die entgegengesetzte Richtung. Der Übergang von einem Zustand in einen anderen erfolgt bei einem bestimmten Schmelzpunkt. Zu den Körpern mit kristalliner Struktur gehören Kochsalz, Quarz, Kristallzucker, Metalle und Legierungen.

Atom-Kristall-Struktur - die gegenseitige Anordnung von Atomen in einem Kristall. Ein Kristall besteht aus Atomen (Ionen), die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind, die sich in drei Dimensionen periodisch wiederholt. Der kleinste Atomkomplex, der bei wiederholter Wiederholung im Raum die Reproduktion eines räumlichen Kristallgitters ermöglicht, wird als Elementarzelle bezeichnet. Der Einfachheit halber ist es üblich, das räumliche Bild durch Schemata zu ersetzen, bei denen die Schwerpunkte der Partikel durch Punkte dargestellt werden. An den Schnittpunkten von Geraden befinden sich Atome; sie werden Gitterknoten genannt. Die Abstände zwischen den Zentren von Atomen, die sich in benachbarten Gitterplätzen befinden, werden Parameter oder Gitterperioden genannt.

Ein ideales Kristallgitter ist eine mehrfache Wiederholung von Elementarkristallzellen. Ein echtes Metall zeichnet sich durch das Vorhandensein einer Vielzahl von Strukturfehlern aus, die die Periodizität der Anordnung der Atome im Kristallgitter verletzen.

Es gibt drei Arten von Defekten in der Kristallstruktur: Punkt-, Linien- und Oberflächenfehler. Punktdefekte zeichnen sich durch kleine Größen aus, ihre Größe überschreitet mehrere Atomdurchmesser nicht. Punktdefekte umfassen: a) freie Stellen in den Knoten des Kristallgitters - Leerstellen (Schottky-Defekte); b) Atome, die von den Plätzen des Kristallgitters in Zwischengitterräume verschoben sind - verschobene Atome (Frenkel-Defekte); c) Atome anderer Elemente, die sich sowohl in den Knoten als auch in den Zwischenräumen des Kristallgitters befinden - Fremdatome. Lineare Defekte zeichnen sich durch kleine Dimensionen in zwei Dimensionen aus, haben jedoch eine signifikante Ausdehnung in der dritten Dimension. Die wichtigste Art von linearen Defekten sind Versetzungen (lateinische Versetzung). Oberflächendefekte sind in den anderen beiden Dimensionen dünn und groß. Normalerweise sind dies die Stellen, an denen sich zwei orientierte Abschnitte des Kristallgitters treffen. Sie können Korngrenzen, Fragmentgrenzen innerhalb eines Korns, Blockgrenzen innerhalb von Fragmenten sein.

Die Eigenschaften von Materialien hängen direkt von der Struktur und den Defekten ab.

Materialeigenschaften.

Physikalische Eigenschaften bestimmen das Verhalten von Materialien in thermischen, gravitativen, elektromagnetischen und Strahlungsfeldern. Von den wichtigen physikalischen Eigenschaften kann man die Wärmeleitfähigkeit, die Dichte und den linearen Ausdehnungskoeffizienten herausgreifen.

Dichte ist das Verhältnis der Masse eines homogenen Materials zu einer Einheit seines Volumens. Diese Eigenschaft ist wichtig bei der Verwendung von Materialien in der Luftfahrt- und Raketentechnik, wo die erstellten Strukturen leicht und stabil sein müssen.

Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der ein Metall vom festen in den flüssigen Zustand übergeht. Je niedriger der Schmelzpunkt des Metalls ist, desto einfacher sind die Prozesse zum Schmelzen und Schweißen und desto billiger sind sie.

Die elektrische Leitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, elektrischen Strom gut und ohne Verlust der Wärmeerzeugung zu leiten. Metalle und deren Legierungen, insbesondere Kupfer und Aluminium, weisen eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Die meisten nichtmetallischen Materialien sind nicht in der Lage, elektrischen Strom zu leiten, was auch eine wichtige Eigenschaft von elektrisch isolierenden Materialien ist.

Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Wärme von wärmeren Körperteilen auf weniger erhitzte zu übertragen. Metallische Werkstoffe zeichnen sich durch eine gute Wärmeleitfähigkeit aus.

Magnetische Eigenschaften, d.h. nur Eisen, Nickel, Kobalt und deren Legierungen können gut magnetisiert werden.

Die linearen und volumetrischen Ausdehnungskoeffizienten charakterisieren die Fähigkeit eines Materials, sich bei Erwärmung auszudehnen.

Chemische Eigenschaften charakterisieren die Neigung von Materialien zur Wechselwirkung mit verschiedenen Stoffen und werden mit der Fähigkeit von Materialien in Verbindung gebracht, den schädlichen Wirkungen dieser Stoffe standzuhalten. Die Fähigkeit von Metallen und Legierungen, der Einwirkung verschiedener nicht-invasiver Umgebungen zu widerstehen, wird als Korrosionsbeständigkeit bezeichnet, und die ähnliche Fähigkeit nichtmetallischer Materialien wird als chemische Beständigkeit bezeichnet.

Mechanische Eigenschaften charakterisieren die Fähigkeit von Materialien, äußeren Kräften zu widerstehen. Zu den wichtigsten mechanischen Eigenschaften zählen Festigkeit, Härte, Schlagzähigkeit, Elastizität, Plastizität, Sprödigkeit usw.

Festigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, den zerstörerischen Auswirkungen äußerer Kräfte zu widerstehen

Härte ist die Fähigkeit eines Materials, dem Eindringen eines anderen, härteren Körpers unter Einwirkung einer Last zu widerstehen.

Viskosität ist die Eigenschaft eines Materials, der Zerstörung unter dynamischen Belastungen zu widerstehen.

Elastizität ist die Eigenschaft von Materialien, ihre Größe und Form nach Beendigung der Belastung wiederherzustellen.

Plastizität ist die Fähigkeit von Materialien, ihre Größe und Form unter dem Einfluss äußerer Kräfte zu verändern, ohne zu kollabieren.

Sprödigkeit ist die Eigenschaft von Materialien, unter Einwirkung äußerer Kräfte ohne bleibende Verformung zu kollabieren.

Technologische Eigenschaften bestimmen die Fähigkeit von Materialien, verschiedene Arten der Verarbeitung zu durchlaufen. Gießereieigenschaften sind gekennzeichnet durch die Fähigkeit von Metallen und Legierungen im geschmolzenen Zustand, die Kavität der Gießform gut auszufüllen und deren Form genau wiederzugeben (Fließfähigkeit), die Volumenverringerung beim Erstarren (Schrumpfen), die Neigung zur Rissbildung und Poren und die Tendenz, Gase im geschmolzenen Zustand zu absorbieren.

Die Betriebseigenschaften (Gebrauchseigenschaften) umfassen Hitzebeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit usw.

Die Hitzebeständigkeit charakterisiert die Fähigkeit eines Metallmaterials, einer Oxidation in einer Gasatmosphäre bei hohen Temperaturen zu widerstehen.

Hitzebeständigkeit charakterisiert die Fähigkeit eines Materials, seine mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen beizubehalten.

Verschleißfestigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, der Zerstörung seiner Oberflächenschichten durch Reibung zu widerstehen.

Die Strahlenbeständigkeit charakterisiert die Fähigkeit eines Materials, den Auswirkungen nuklearer Strahlung zu widerstehen.

Frage 2: Klassifizierung von Textilfasern.

Textilfaser ist ein langgestreckter Körper, flexibel und stark, mit kleinen Querabmessungen, begrenzter Länge, geeignet für die Herstellung von Garnen und Textilmaterialien.

Die Klassifizierung von Fasern erfolgt nach ihrer chemischen Zusammensetzung und Herkunft.

Textilfasern werden je nach Herkunft in natürliche und chemische Fasern eingeteilt.

Naturfasern umfassen Fasern pflanzlichen, tierischen und natürlichen Ursprungs, die in der Natur ohne direkte Beteiligung des Menschen gebildet werden. Natürliche Pflanzenfasern bestehen aus Zellulose; sie werden aus der Oberfläche von Samen (Baumwolle), Früchten (Kokos), aus Stängeln (Lein, Ramie, Hanf, Jute etc.) und Pflanzenblättern (Abaca, Sisal) gewonnen. Naturfasern tierischen Ursprungs bestehen aus Proteinen - Keratin (Wolle verschiedener Tiere) oder Fibroin (Seide einer Maulbeer- oder Eichen-Seidenraupe).

Chemische Fasern umfassen Fasern, die im Werk durch Formen aus organischen, natürlichen oder synthetischen Polymeren oder anorganischen Substanzen hergestellt werden. Chemiefasern werden nach ihrer Zusammensetzung in künstliche und synthetische Fasern unterteilt.

Kunstfasern werden aus hochmolekularen Verbindungen gewonnen, die in fertiger Form vorliegen (Cellulose, Proteine). Sie werden durch chemische Verarbeitung natürlicher Polymere pflanzlichen und tierischen Ursprungs, aus Abfällen der Zellstoffproduktion und der Lebensmittelindustrie gewonnen.

Ein Polymer ist eine Substanz, deren Moleküle aus einer Vielzahl sich wiederholender Einheiten bestehen. Die Rohstoffe für Polymere sind Holz, Samen, Milch etc. Textile Materialien auf Basis von künstlichen Cellulosefasern wie Viskose, Polynose, Kupfer-Ammoniak, Triacetat und Acetat werden in der Bekleidungsindustrie am häufigsten verwendet.

Synthetische Fasern werden durch chemische Synthese von Polymeren hergestellt, d.h. Herstellung von Substanzen mit komplexer Molekularstruktur aus einfacheren, meistens aus raffinierten Öl- und Kohleprodukten. Dies sind Polyamid, Polyether, Polyurethanfasern sowie Polyacrylnitril (PAN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylalkohol, Polyolefin. Auch synthetische Fasern werden entsprechend ihrer Zusammensetzung in Kohlenstoffketten und Heteroketten unterteilt. Heterokettenfasern werden aus Polymeren gebildet, deren Hauptmolekülkette neben Kohlenstoffatomen Atome anderer Elemente enthält. Carbochain-Fasern sind solche, die aus Polymeren mit nur Kohlenstoffatomen in der Hauptkette von Makromolekülen erhalten werden.

Materialeigenschaft Strukturfehler

Gebrauchte Bücher

1. Yu.P. Solntsev Materialwissenschaften. Anwendung und Materialauswahl: Lehrbuch / Solntsev Yu.P., Borzenko E.I., Vologzhanina S.A. - SPb.: KHIMIZDAT, 2007 .-- 200 S.

2. Buzov B.A. Werkstoffkunde bei der Herstellung von Produkten der Leichtindustrie (Bekleidungsindustrie): Lehrbuch für Studierende. höher. Studie. Institutionen / B.A. Buzov, N. D. Adymenkova: Ed. B. A. Buzova. - M.: Verlagszentrum "Akademie", 2004 - 448 S.

3. Savostitsky N.A. Materialkunde der Nähproduktion: ein Lehrbuch für Studenten. Institutionen der Umwelt. prof. Bildung / N.A. Savostitsky, E. K. Amirowa. - 7. Aufl., gelöscht. - M.: Verlagszentrum "Akademie", 2013. - 272 S.

4. Metalle und Legierungen. Nachschlagewerk / V. K Afonin ua - NPO "Professional" SPb, 2003 - 200 p.

5. Yu.P. Solntsev "Materialwissenschaften" / Yu.P. Solntsev, E. I. Prjachin - SPb.: Khimizdat, 2007, 783p.

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Materialklassifizierung

Feste Materialien werden im Allgemeinen in drei Hauptgruppen eingeteilt. Dies sind Metalle, Keramiken und Polymere. Diese Einteilung basiert hauptsächlich auf den Merkmalen der chemischen Struktur und der atomaren Struktur der Materie. Die meisten Materialien lassen sich ganz eindeutig der einen oder anderen Gruppe zuordnen, obwohl auch Zwischenfälle möglich sind. Darüber hinaus ist die Existenz von Verbundwerkstoffen zu beachten, in denen Materialien aus zwei oder drei der aufgeführten Gruppen kombiniert werden. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung der verschiedenen Arten von Materialien und ihrer vergleichenden Eigenschaften.

Eine andere Art von Materialien sind moderne spezielle (fortgeschrittene) Materialien, die für den Einsatz in High-Tech-(High-Tech-)Bereichen bestimmt sind, wie Halbleiter, biologische Materialien, intelligente Materialien und in der Nanotechnologie verwendete Substanzen.

METALLE

Zu dieser Gruppe gehörende Materialien umfassen ein oder mehrere Metalle (wie Eisen, Aluminium, Kupfer, Titan, Gold, Nickel) sowie oft einige nichtmetallische Elemente (wie Kohlenstoff, Stickstoff oder Sauerstoff) in relativ geringen Mengen.

Die Atome in Metallen und Legierungen sind in einer sehr perfekten Ordnung angeordnet. Außerdem ist die Dichte von Metallen im Vergleich zu Keramik und Polymermaterialien relativ hoch.

In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften sind alle diese Materialien relativ zäh und langlebig. Darüber hinaus haben sie eine gewisse Duktilität (d. h. die Fähigkeit, sich ohne Zerstörung zu verformen) und Bruchfestigkeit, was ihre breite Anwendung in einer Vielzahl von Strukturen gewährleistet.

In metallischen Materialien gibt es viele delokalisierte Elektronen, dh Elektronen, die nicht mit bestimmten Atomen verbunden sind. Es ist das Vorhandensein solcher Elektronen, die viele Eigenschaften von Metallen direkt erklären. Metalle sind beispielsweise sehr gute Leiter für elektrischen Strom und Wärme. Sie sind unempfindlich gegenüber sichtbarem Licht. Polierte Metalloberflächen sind glänzend. Außerdem haben einige Metalle (zB Eisen, Kobalt und Nickel) für ihre Verwendung wünschenswerte magnetische Eigenschaften.

KERAMIK

Keramik ist eine Gruppe von Materialien, die eine Zwischenstellung zwischen Metallen und nichtmetallischen Elementen einnehmen. In der Regel umfasst die Klasse der Keramiken Oxide, Nitride und Karbide. Einige der beliebtesten Keramiktypen bestehen beispielsweise aus Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (Si3N4). Darüber hinaus gehören zu den Substanzen, die viele als traditionelle Keramikmaterialien bezeichnen, verschiedene Tone (insbesondere solche, die zur Herstellung von Porzellan verwendet werden) sowie Beton und Glas. In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften sind Keramiken relativ zähe und langlebige Materialien, die in diesen Eigenschaften mit Metallen vergleichbar sind. Außerdem sind typische Keramiken sehr hart. Keramiken sind jedoch ein extrem sprödes Material (nahezu völliges Fehlen von Duktilität) und wenig bruchfest. Alle typischen Keramikarten leiten keine Wärme und keinen elektrischen Strom (d. h. ihre elektrische Leitfähigkeit ist sehr gering).

Keramiken zeichnen sich durch eine höhere Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und schädlichen Umwelteinflüssen aus. Was ihre optischen Eigenschaften betrifft, können Keramiken transparente, transluzente oder vollständig opake Materialien sein, und einige Oxide, beispielsweise Eisenoxid (Fe2O3), haben magnetische Eigenschaften.

VERBUNDSTOFFE

Verbundwerkstoffe sind eine Kombination von zwei (oder mehr) getrennten Materialien, die zu den verschiedenen oben aufgeführten Stoffklassen gehören, d.h. Metalle, Keramiken und Polymere. Das Ziel der Herstellung von Verbundwerkstoffen war es, eine solche Kombination von Eigenschaften verschiedener Materialien zu erreichen, die für einzelne Komponenten nicht erreichbar ist, sowie eine optimale Kombination ihrer Eigenschaften bereitzustellen. Es sind eine Vielzahl unterschiedlicher Verbundwerkstoffe bekannt, die durch Kombination von Metallen, Keramiken und Polymeren erhalten werden. Darüber hinaus sind einige natürliche Materialien auch Verbundstoffe, wie Holz und Knochen. Die meisten der in diesem Buch besprochenen Verbundwerkstoffe sind jedoch Materialien aus synthetischen Materialien.

Einer der beliebtesten und bekanntesten Verbundwerkstoffe ist Glasfaser. Bei diesem Material handelt es sich um kurze Glasfasern, eingebettet in eine Polymermatrix, meist Epoxid- oder Polyesterharz. Glasfasern haben eine hohe Festigkeit und Steifigkeit, sind jedoch zerbrechlich. Gleichzeitig ist die Polymermatrix plastisch, aber ihre Festigkeit ist gering. Die Kombination dieser Stoffe führt zu einem relativ steifen und hochfesten Werkstoff, der dennoch über ausreichende Duktilität und Flexibilität verfügt.

Ein weiteres Beispiel für einen technologisch wichtigen Verbundwerkstoff sind kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Bei diesen Materialien werden Kohlefasern in eine Polymermatrix eingebracht. Materialien dieser Art sind steifer und haltbarer als Glasfaser, aber gleichzeitig teurer. CFK werden in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie in hochwertigen Sportgeräten wie Fahrrädern, Golfschlägern, Tennisschlägern, Skiern und Snowboards verwendet.

FORTGESCHRITTENE WERKSTOFFE

Materialien, die zur Verwendung in High-Tech-Produkten ("High-Tech") bestimmt sind, werden manchmal konventionell als "progressive" Materialien bezeichnet. Hochtechnologie bezieht sich normalerweise auf Geräte oder Produkte, die auf ausgefeilten modernen Prinzipien basieren. Zu diesen Produkten gehören eine Vielzahl elektronischer Geräte wie digitale Video- und Audiokameras, CD-/DVD-Player, Computer, Glasfasersysteme sowie Weltraumsatelliten, Luft- und Raumfahrt- und Raketentechnik.

Progressive Materialien sind im Wesentlichen die oben diskutierten typischen Materialien, jedoch mit verbesserten Eigenschaften, aber auch neue Materialien mit herausragenden Eigenschaften. Diese Materialien können Metalle, Keramiken oder Polymere sein, ihre Kosten sind jedoch in der Regel sehr hoch. Zu den fortschrittlichen Materialien zählen auch Halbleiter, Biomaterialien und Substanzen, die wir "Materialien der Zukunft" nennen. Dies sind die sogenannten „intelligenten“ Materialien und nanotechnologischen Produkte, die beispielsweise für die Herstellung von Lasern, integrierten Schaltkreisen, Magnetspeichern, Flüssigkristallanzeigen und Lichtwellenleitern bestimmt sind.

HALBLEITER

Halbleiter nehmen hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften eine Zwischenstellung zwischen elektrisch leitfähigen Materialien (Metalle und Metalllegierungen) und Isolatoren (Keramik und Polymere) ein. Darüber hinaus sind die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern äußerst empfindlich gegenüber dem Vorhandensein minimaler Mengen von Fremdatomen, deren Konzentration bis auf das Niveau sehr kleiner Bereiche kontrolliert werden muss. Die Entwicklung von Halbleitermaterialien hat die Entwicklung integrierter Systeme ermöglicht, die in den letzten drei Jahrzehnten die Elektronik und Computertechnologie (wenn auch die Veränderungen in unserem Leben ganz zu schweigen) revolutioniert haben.

BIOMATERIALIEN

Aus Biomaterialien werden Implantate für den menschlichen Körper hergestellt, die erkrankte oder zerstörte Organe oder Gewebe ersetzen sollen. Materialien dieser Art sollten keine toxischen Substanzen freisetzen und mit menschlichem Gewebe verträglich sein (d. h. keine Abstoßungsreaktionen verursachen). Alle diese Arten von Substanzen – Metalle, Keramiken, Polymere und Halbleiter – können als Biomaterialien verwendet werden. Als Beispiel seien einige Biomaterialien genannt, die zur Herstellung künstlicher Hüftgelenke verwendet werden.

ZUKÜNFTIGE MATERIALIEN

„Smarte“ (oder intelligente) Materialien sind eine Gruppe neuer künstlich entwickelter Stoffe, die einen erheblichen Einfluss auf viele moderne Technologien haben. Die Definition „smart“ bedeutet, dass diese Materialien in der Lage sind, Veränderungen in der Umwelt wahrzunehmen und auf diese Veränderungen in einer vorgegebenen Weise zu reagieren – eine Eigenschaft, die lebenden Organismen innewohnt. Das Konzept der intelligenten Materialien wurde auch auf komplexe Systeme ausgeweitet, die sowohl aus intelligenten als auch aus traditionellen Stoffen bestehen.

Als Komponenten intelligenter Materialien (oder Systeme) können einige Arten von Sensoren (die eingehende Signale erkennen) sowie exekutive Systeme (Aktivatoren) verwendet werden, die die Rolle von reaktionsfähigen und adaptiven Geräten spielen. Mit letzterem lassen sich Form, Lage, Eigenfrequenzen oder mechanische Eigenschaften als Reaktion auf Änderungen der Temperatur, Lichtintensität, elektrischen oder magnetischen Feldstärke verändern.

Als Aktivatoren werden üblicherweise vier Arten von Materialien verwendet: Formgedächtnislegierungen, piezoelektrische Keramiken, magnetostriktive Materialien und elektrorheologische/elektromagnetische Flüssigkeiten.

Memory-Legierungen sind Metalle, die nach einer Verformung bei Temperaturänderungen in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.

Piezoelektrische Keramiken dehnen sich als Reaktion auf Änderungen des elektrischen Felds (oder der Spannung) aus und ziehen sich zusammen; ändern sich ihre Größen, so führt dies zur Anregung eines elektrischen Signals. Magnetostriktive Materialien verhalten sich ähnlich wie Piezoelektrika, jedoch nur als Reaktion auf eine Magnetfeldänderung. Bei elektro- und magnetorheologischen Flüssigkeiten handelt es sich um Medien, deren Viskosität als Reaktion auf Änderungen des elektrischen bzw. magnetischen Felds stark verändert wird.

Materialien/Geräte, die als Sensoren verwendet werden, können optische Fasern, Piezoelektrika (einige Polymere umfassen) und mikroelektromechanische Geräte, abgekürzt als MEMS, sein.

Ein Beispiel für intelligente Geräte ist ein System, das in Hubschraubern verwendet wird, um den Lärm im Cockpit zu reduzieren, der durch die Rotation der Rotorblätter erzeugt wird. In die Schaufeln eingebaute piezoelektrische Sensoren überwachen Spannungen und Dehnungen; Das Signal wird von diesen Sensoren an den Aktuator übertragen, der mit Hilfe eines Computers ein „Anti-Noise“ erzeugt, das den Schall aus dem Betrieb der Helikopter-Propeller dämpft.

NANOTECHNOLOGISCHE MATERIALIEN

Bis vor kurzem galt in der Chemie und Physik der Materialien als allgemein anerkannte Arbeitsvorgehensweise, dass zunächst sehr große und komplexe Strukturen untersucht wurden und sich dann die Forschung auf die Analyse der kleineren Fundamentalblöcke dieser Strukturen verlagerte. Dieser Ansatz wird manchmal als Top-Down bezeichnet. Mit der Entwicklung der Rastermikroskopie-Technologie, die es ermöglichte, einzelne Atome und Moleküle zu beobachten, wurde es jedoch möglich, Atome und Moleküle zu manipulieren, um neue Strukturen zu schaffen und so neue Materialien zu erhalten, die auf der Basis von Elementen von Atomgröße (das sogenannte "Materialdesign"). Diese Möglichkeiten, Atome genau zu sammeln, eröffneten Perspektiven für die Herstellung von Materialien mit mechanischen, elektrischen, magnetischen und anderen Eigenschaften, die mit anderen Methoden nicht erreichbar gewesen wären. Wir werden diesen Ansatz „bottom-up“ nennen, und die Nanotechnologie beschäftigt sich mit der Untersuchung der Eigenschaften solcher neuen Materialien, wobei das Präfix „nano“ bedeutet, dass die Abmessungen der Strukturelemente in der Größenordnung von Nanometern liegen (dh 10–9 m). In der Regel handelt es sich um Strukturelemente mit Abmessungen von weniger als 100 nm, was etwa 500 Atomdurchmessern entspricht.

Ein Beispiel für diese Art von Material sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen. In Zukunft werden wir zweifellos immer mehr Bereiche finden, in denen sich die Vorzüge nanotechnologischer Materialien manifestieren werden.

DIE NOTWENDIGKEIT, NEUE MATERIALIEN ZU ERSTELLEN

Während in den letzten Jahren enorme Fortschritte in der Materialwissenschaft und Materialtechnologie gemacht wurden, besteht weiterhin Bedarf, noch bessere und spezialisiertere Materialien zu entwickeln und den Zusammenhang zwischen der Herstellung solcher Materialien und ihren Auswirkungen auf die Umwelt zu bewerten. Zu diesem Thema sind einige Anmerkungen erforderlich, um mögliche Perspektiven in diesem Bereich zu skizzieren.

Die Erschaffung der Kernkraft bietet einige Zukunftsversprechen, aber es bleiben viele Herausforderungen mit der Entwicklung neuer Materialien verbunden, die in allen Phasen benötigt werden – vom System zur Brennstoffeinbringung in einen Reaktor bis zur Lagerung radioaktiver Abfälle.

Mit dem Transport sind hohe Energiekosten verbunden. Die Verringerung des Gewichts von Transportmitteln (Autos, Flugzeuge, Züge usw.) sowie die Erhöhung der Betriebstemperatur der Motoren werden zu einer effizienteren Energienutzung beitragen. Dies erfordert die Entwicklung hochfester Leichtbauwerkstoffe sowie Werkstoffe, die bei erhöhten Temperaturen betrieben werden können.

Darüber hinaus besteht ein allgemein anerkannter Bedarf an neuen, wirtschaftlich tragfähigen Energiequellen sowie an einer effizienteren Nutzung bestehender Energiequellen. Zweifellos spielen Materialien mit den erforderlichen Eigenschaften eine große Rolle bei der Entwicklung dieser Richtung. So wurde beispielsweise die Möglichkeit der direkten Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom demonstriert. Derzeit sind Solarzellen recht komplexe und teure Geräte. Zweifellos sollten neue relativ billige technologische Materialien geschaffen werden, die bei der Umsetzung der Nutzung der Sonnenenergie effizienter sein sollten.

Ein weiteres sehr attraktives und sehr reales Beispiel in der Energieumwandlungstechnologie sind Wasserstoff-Brennstoffzellen, die auch den Vorteil haben, die Umwelt nicht zu belasten. Der Einsatz dieser Technologie in elektronischen Geräten steht erst am Anfang; Zukünftig können solche Elemente als Kraftwerke in Autos eingesetzt werden. Neue Materialien werden benötigt, um effizientere Brennstoffzellen zu schaffen, und neue Katalysatoren werden benötigt, um Wasserstoff zu produzieren.

Um die Qualität der Umwelt auf dem erforderlichen Niveau zu halten, müssen wir die Zusammensetzung von Luft und Wasser kontrollieren. Zur Kontrolle der Kontamination werden verschiedene Materialien verwendet. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, die Recycling- und Reinigungsverfahren von Materialien zu verbessern, um die Umweltverschmutzung, d.h. Die Aufgabe besteht darin, bei der Gewinnung von Mineralien weniger Abfall zu erzeugen und die Umwelt um uns herum weniger zu schädigen. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass bei der Herstellung einiger Materialien giftige Stoffe entstehen, so dass mögliche Umweltschäden durch die Deponierung solcher Abfälle berücksichtigt werden sollten.

Viele der von uns verwendeten Materialien stammen aus unersetzlichen Ressourcen, d.h. Quellen, die nicht regeneriert werden können. Dies gilt zum Beispiel für Polymere, deren Haupteinsatzstoff Öl ist, und für einige Metalle. Diese unersetzlichen Ressourcen werden allmählich aufgebraucht. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit: 1) neue Quellen dieser Ressourcen zu entdecken; 2) Schaffung neuer Materialien mit ähnlichen Eigenschaften wie bestehende, aber weniger umweltschädlich; 3) Stärkung der Rolle von Recyclingprozessen und insbesondere die Entwicklung neuer Technologien, die das Recycling ermöglichen. Als Konsequenz aus all dem bedarf es einer ökonomischen Bewertung nicht nur der Produktion, sondern auch der Berücksichtigung von Umweltfaktoren, so dass es notwendig ist, den gesamten Lebenszyklus des Materials zu analysieren - "von der Wiege bis zur Grab" - ​​und den Produktionsprozess insgesamt.

Gießen ist ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks oder Produkts durch Füllen eines Hohlraums einer bestimmten Konfiguration mit flüssigem Metall, gefolgt von dessen Erstarrung.Ein durch Gießen erhaltenes Werkstück oder Produkt wird Gießen genannt.

Gießerei- die wichtigste Beschaffungsbasis für alle Bereiche des Maschinenbaus. Gießen ist in vielen Fällen die einzige Möglichkeit, Werkstücke mit komplexen Formen zu erhalten: Gegossene Knüppel sind am günstigsten und haben oft die kleinste Bearbeitungszugabe.

Schalenguss.

Die Gießform ist hier eine Schale mit einer Dicke von 6-10 mm, aus einem feuerfesten Grundmaterial (Füllstoff) und einem Kunstharz als Bindemittel. Das Prinzip der Schalengewinnung beruht auf den Eigenschaften eines Bindermaterials, das bei Erwärmung irreversibel aushärten kann. Quarzsand wird häufig als feuerfester Grundstoff verwendet. Das Bindemittel sind synthetische duroplastische Phenol-Formaldehyd-Harze. Durch das Gießen in Schalenformen werden Gussteile mit erhöhter Genauigkeit und einer besseren Oberflächenqualität als beim Gießen in Sandformen erhalten. Das Verfahren ist äußerst produktiv und einfach zu mechanisieren.

Liste der verwendeten Literatur

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Werke: Alle Ausgewählten Um dem Lehrer zu helfen Wettbewerb "Studienprojekt" Studienjahr: Alle 2015/2016 2014/2015 2013/2014 2012/2013 2011/2012 2010/2011 2009/2010 2008/2009 2007/2008 2006/2007 2005/2006 Sortieren: Alphabetisch Neueste

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  Das in Präsentationsform angelegte Wörterbuch besteht aus vier Abschnitten: Thermische, elektrische, elektromagnetische Phänomene und Veränderungen der Aggregatzustände der Materie und umfasst 58 Begriffe. Wörter befinden sich in zwei Katalogen: alphabetisch und thematisch und werden zu einem einzigen Hypertext kombiniert. Wörterbuchfolien enthalten eine Definition, eine Kurzbeschreibung, eine Illustration, eine Berechnungsformel für einen Begriff, Schaltflächen zum Navigieren zu Katalogen. Einige der Konzepte, die mit Hyperlinks verknüpft sind, können auf der entsprechenden Folie genauer erklärt werden.

• Physiker Interaktive Präsentation mit Visual Basic for Applications (VBA)

  Die interaktive Präsentation wurde unter Verwendung der visuellen Programmiersprache BASIC für Microsoft Office-Anwendungen entwickelt. Kann sowohl im Physikunterricht als auch in außerschulischen Aktivitäten verwendet werden.

• Interaktives elektronisches Spiel "Teste dich selbst"

  Lernen ist ein sehr wichtiger Prozess. Aber im Laufe des Trainings kommt es zu einer Ermüdung, da man sich viele Formeln, Definitionen, Bezeichnungen verschiedener Größen usw. Das Element des Spiels wird dazu beitragen, das Problem der Ermüdung beim Auswendiglernen von Programmmaterial zu lösen. In diesem Papier schlagen wir ein Spielmodell vor, um das Wissen der Schüler zu testen. Das Spielprinzip wird beschrieben, ein Schaltplan wird vorgeschlagen, eine Detailliste wird gegeben, didaktisches Material wird beigefügt.

• Informationsbebildertes Problembuch

  Das Buch widmet sich der Integration zweier Fächer - Physik und Biologie. Es beinhaltete 10 im Physikunterricht einsetzbare Aufgaben zum Thema "Mechanische Bewegung" in der 7. Klasse. Kognitives Material über Wildtiere wird präsentiert. Biophysikalische Probleme werden zur Entwicklung des Interesses an der Physik beitragen. Die Informationen werden in Form von Text und Abbildungen dargestellt.

• Der Einsatz landwirtschaftlicher Landmaschinen bei der Herstellung landwirtschaftlicher Produkte

  Die Bestäubung oder das Besprühen mit Pestiziden gilt als eine der gängigsten Methoden der Verarbeitung landwirtschaftlicher Pflanzen zum Schutz vor Krankheiten und Schädlingen. Es ist schwierig, mit landgestützten Methoden ein gutes Ergebnis zu erzielen. Für die russische Landwirtschaft wird die Situation in vielen Regionen noch dadurch erschwert, dass die Betriebe einfach nicht über die entsprechende Ausrüstung verfügen oder fehlerhaft sind. Die Bewirtschaftung von Feldern in solchen Betrieben wird zu einem großen Problem. Aber sehr oft kommen kleine Flugzeuge zur Rettung. Die Luftverkehrsabwicklung ist im Vergleich zu Bodenbearbeitungsverfahren ein teures Unterfangen, hat aber viele Vorteile.

• Heimnutzung von solarbetriebenen Anlagen

  Ohne Strom zu leben ist sehr schwer, kostet aber viel Geld. Auf dieser Grundlage fragte ich mich, ob es möglich sei, Strom ohne nennenswerte Kosten zu produzieren. Ich habe gelernt, dass man die Energie der Sonne nutzen kann und habe in dieser Richtung geforscht. Ich habe Informationen darüber gesammelt, welche Anlagen mit Solarenergie betrieben werden, und habe sie studiert. Danach habe ich den Stromverbrauch in meiner Wohnung berechnet und herausgefunden, ob es möglich ist, Sonnenkollektoren darin zu verwenden.

• Untersuchung der Amortisationseigenschaften verschiedener Stoffe

  Die Arbeit führte eine vergleichende Analyse der Amortisationseigenschaften verschiedener Materialien durch. Da das Ausmaß des Aufprallschmerzes von der Aufprallzeit abhängt, wurden zu deren Beurteilung Messungen der Spannung zwischen den Kondensatorplatten durchgeführt. Forschungsobjekte: verschiedene Arten von Straßen- und Bodenbelägen.

• Untersuchung des Einflusses verschiedener Wasserarten auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen

  Die Arbeit untersucht den Einfluss von „lebendem“, „totem“ und Weihwasser auf das Wachstum und die Entwicklung landwirtschaftlicher Pflanzen.

• Untersuchung der Diffusionseigenschaften eines Stoffes in strukturiertem Wasser

  In den letzten Jahren ist das Interesse an der ungewöhnlichen Eigenschaft des Wassers - seinem Gedächtnis - gewachsen und zum Forschungsgegenstand vieler prominenter Wissenschaftler geworden. Auch der Einfluss von strukturiertem Wasser auf die Diffusion von Stoffen ist wenig verstanden. Diese Arbeit beschreibt ein eigenes Verfahren zur Gewinnung von strukturiertem Wasser in einem Schullabor und es wurden Experimente durchgeführt, um seine Wirkung auf die Diffusionseigenschaften eines Stoffes zu untersuchen.

• Untersuchung der Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit im Raum von verschiedenen Parametern

  

• Untersuchung der Abhängigkeit des Wirkungsgrades des Brenners eines Haushaltsgasofens von der Verbrennungsart

  Ziel dieses Schulforschungsprojektes ist es herauszufinden, wie die Effizienz eines Herdbrenners vom Gasverbrauch und dem Größenverhältnis von Brenner zu Kochgeschirr abhängt. Es werden Versuche mit drei Brennern unterschiedlicher Größe unter Verwendung von Kochgeschirr mit zwei Durchmessern durchgeführt. In einer Versuchsreihe wird an jedem Brenner Wasser mit unterschiedlichen Gasdurchsätzen erhitzt (Kontrolle durch einen Gaszähler). Die Kraftstoffeffizienz wird für jedes Experiment mit Hilfe von Tabellenkalkulationen berechnet und die Ergebnisse werden in Form von Grafiken dargestellt.

• Erforschung und Diagnostik nanoskaliger Objekte

  Kennenlernen physikalischer Methoden zur Erforschung von mikro- und nanoskaligen Objekten. Qualitative Elementaranalyse der Oberfläche einer unbekannten Kristallstruktur mittels Auger-Elektronenspektroskopie mit anschließender Identifizierung.

• Recherche und Identifizierung einer unbekannten Substanz

  In dieser Arbeit wurde eine qualitative kristallographische Analyse einer unbekannten Struktur nach der Methode der Raman-Spektroskopie mit anschließender Identifizierung durchgeführt.

• Untersuchung der Modelleigenschaften verschiedener Modelle von Papierflugzeugen

  Meine Leidenschaft für den Flugzeugbau begann mit Papiermodellen. Wir haben sie mit der ganzen Klasse in der Arbeitsstunde gemacht. Am Ende der Lektion starteten die Jungs ihre Flugzeuge und ich bemerkte, dass sie anders fliegen. Einige halten sich an einen geraden Weg, während andere zur Seite abbiegen. Meine Frage stellte sich: "Was macht das gleiche Modell anders fliegen?" Also beschloss ich, die Flugeigenschaften verschiedener Papierflugzeugmodelle zu untersuchen. Das Papier beschreibt eine Studie von Flugzeugen mit unterschiedlichen Massen, mit unterschiedlichen Startmethoden, unter unterschiedlichen Bedingungen (geschlossener Raum, Straße).

• Untersuchung der Bildung eines kumulativen Jets

  Wenn Physiker von Kumulation sprechen, meinen sie normalerweise kurzfristige Prozesse, wie Explosionen, und mit Kumulation meinen sie die Verstärkung dieser Prozesse an einem bestimmten Ort oder in einer bestimmten Wirkungsrichtung. Aber nicht nur bei Explosionen können kumulative Flüssigkeitsstrahlen auftreten. Daher beschloss ich, die Merkmale der Wechselwirkung von "Körpern beliebiger Form mit einer Flüssigkeit" anhand der Art der "Bursts" zu untersuchen. Der Beitrag betrachtet die Bedingungen für die Bildung eines kumulativen Jets und die Faktoren, von denen seine Bildung abhängt. Gegenstand der Untersuchung waren die Arten von Explosionen, die entstehen, wenn ein Flüssigkeitstropfen in eine Flüssigkeit fällt; wenn eine feste Kugel in eine Flüssigkeit fällt; abhängig von der Dichte der Flüssigkeit und Kugeln, deren Fallradius und Fallhöhe, von der Tropfenhöhe der Flüssigkeit in der Flüssigkeit, von der Zeit zwischen den Tropfenabscheidungen; die Art von Spritzern, wenn das Reagenzglas fällt.

• Untersuchung der Dichte eines Walrosszahnes (Eckzahn)

  Im Projekt wurde eine Studie zur Dichte eines Walrosszahnes (Eckzahn) durchgeführt sowie Probleme mit Walrossen zusammengestellt.

• Studie über die Zubereitung von Lebensmitteln zur Kontrolle des Gehalts an Radionukliden (Strontium und Cäsium)

  Der Beitrag präsentiert eine Studie zur Herstellung von Lebensmitteln zur Kontrolle des Gehalts an Strontium- und Cäsium-Radionukliden am Beispiel von Fischproben. Der Zweck dieser Arbeit ist das Kennenlernen des Labors, der Untersuchungsmethoden zur Analyse von Rohstoffen, Zwischen- und Fertigprodukten, der Untersuchung von Instrumenten und Waagen im Labor sowie der radiochemischen Methode zur Analyse von Lebensmittelproben.

Kazakova Z.K.

Projekt für Kinder 4-5 Jahre alt

"Eigenschaften und Qualitäten von Materialien"

PROBLEM:

Kinder unter dem Begriff "Material" meinen nur Stoff. Obwohl aus Materialien wie Kunststoff, Glas, Holz, Papier, sind die meisten Gegenstände der von Menschenhand geschaffenen Welt, die uns umgeben, hergestellt. Kinder kennen die Eigenschaften dieser Materialien nicht, die Besonderheiten im Umgang mit ihnen, kennen ihren Verwendungszweck und die Funktionen der daraus hergestellten Gegenstände nicht.

ZIEL:

Bei Kindern Ideen über Materialien der künstlichen Welt wie Papier, Kunststoff, Holz, Glas zu bilden.

AUFGABEN:

1. Bringen Sie den Kindern bei, Anzeichen von Materialien, ihre Eigenschaften und Qualitäten zu erkennen; Objekte der künstlichen Welt nach Material zu klassifizieren.

2. Kinder mit dem Zweck der Gegenstände der künstlichen Welt vertraut zu machen, abhängig von den Eigenschaften und Qualitäten des Materials, aus dem sie hergestellt sind.

3. Machen Sie sich mit Kindern Regeln für den Umgang mit Gegenständen, je nach Material, aus dem sie hergestellt sind.

4. Organisieren Sie die Aktivitäten der Kinder, um eine Sammlung von "Papiersorten" zu erstellen.

5. Erweitern und aktivieren Sie den Wortschatz der Kinder mit den Merkmalen von Materialzeichen der künstlichen Welt.

6. Die sozialen Fähigkeiten von Kindern entwickeln: die Fähigkeit, in einer Gruppe zu arbeiten, zu verhandeln, die Meinung eines Partners zu berücksichtigen.

VERANSTALTUNGEN:

1. Sammeln von Materialien für das Sparschwein des Projekts.

2. Kognitiver Unterricht zu folgenden Themen:

· "Geschichte der Entdeckung des Glases"

· "Papierherstellung"

· „Die Verwandlung von Holz in Baustoff“

· "Das Aussehen von Plastik"

3. Rätsel erraten und Belletristik über verschiedene Materialien und Objekte der von Menschenhand geschaffenen Welt lesen.

4. Künstlerische und kreative Tätigkeit:

· Basteln von Papierlaternen für den Weihnachtsbaum von Kindern;

· Herstellung von Hasenohren-Hüten aus Pappe.

5. Organisation des Rollenspiels „Shop“ („Möbel“, „Spielzeug“, „Geschirr“, „Schreibwaren“)

6. Organisation des didaktischen Spiels „Meine Wohnung“.

7. Durchführung von Experimenten:

· "Sinken - nicht sinken"

· "Beats - keine Beats"

· "Was durch Glas zu sehen ist (transparent, matt, farbig)"

· "Falten - knittert nicht"

8. Organisation einer Ausstellung von Gegenständen der künstlichen Welt aus Papier, Plastik, Holz, Glas.

ARBEITSSTÄNDE AM PROJEKT

ichBühne - PIGGER

v Gegenstände der künstlichen Welt (aus Papier, Holz, Kunststoff, Glas);

v Abbildungen verschiedener Gegenstände der von Menschenhand geschaffenen Welt (aus Papier, Holz, Kunststoff, Glas);

v künstlerisches Wort über Materialien und Gegenstände der von Menschen gemachten Welt (Gedichte, Rätsel, Sprüche, Geschichten usw.).

IIBühne - ERSTELLEN EINES KARTENRAUMS

Algorithmus zum Erstellen eines Aktenschranks

Objekte der künstlichen Welt aus Papier

Gegenstände der künstlichen Welt aus Holz

Gegenstände der künstlichen Welt aus Kunststoff

Objekte der künstlichen Welt aus Glas

IIIBühne - MODELL

Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurde gemeinsam mit den Kindern das „Modell der künstlichen Materialien“ entwickelt.

IVBühne - PRODUKT

Das Produkt dieses Projekts ist eine Ausstellung von Objekten der künstlichen Welt aus verschiedenen Materialien: "Plastic Kingdom", "Glass Kingdom", "Wooden Miracle", "Paper Country".

VBühne - PROJEKTPRÄSENTATION

Eingeladen sind Kinder der Gruppe 11.

Kinder - Teilnehmer des Projekts erzählen:

- Es gibt viele Materialien auf der Welt: Plastik, Glas, Holz, Papier. Aus diesen Materialien haben wir ein Sparschwein mit Artikeln zusammengestellt, dann in Kartons verteilt - basierend auf den Materialien haben wir eine Kartei erstellt. Und heute präsentieren wir Ihnen ihre Ausstellung.

Liebe Gäste, kommen Sie bitte in unsere Ausstellung.

Kinder der Gruppe und Gäste kommen mit Plastikgegenständen an den Tisch.

„Dies ist das Königreich des Glases.

Kinder sprechen über die Zeichen des Glases und rezitieren Gedichte:

Sie können alles durch das Glas sehen:

Und der Fluss und die Wiesen,

Bäume und Autos

Menschen, Hunde, Häuser.

Mit einem Glashasen

Ich liebe es zu spielen.

Ich weiß, er ist zerbrechlich

Ich werde es nicht fallen lassen.

Zerbrechlich, transparent,

Solide im Aussehen.

Es wird sich vor dem Wind schließen

Vor Kälte isolieren.(Glas)

Die Kinder der Gruppe und Gäste kommen mit Holzgegenständen an den Tisch.

- Dies ist die Ausstellung "Wunder aus Holz".

Kinder sprechen über die Zeichen eines Baumes und tragen Gedichte auf:

Holzkasten

Steht auf dem Nachttisch.

Mama Geliebte

Sie behält die Ringe darin.

Hölzerne Truhe

So schön und hell.

Papa ist oft raus

Zieht ein Geschenk heraus.

Eine bemalte Tafel hängt,

Sie ist eine Helferin, wir wissen:

Sie half uns Gemüse zu schneiden,

Dafür ist es da.

Die Kinder der Gruppe und Gäste kommen mit Gegenständen aus Papier an den Tisch.

- Dies ist die Ausstellung "Paper Country".

Kinder sprechen über die Zeichen des Papiers und lesen Gedichte:

Schmetterlinge aus Papier,

Elefanten aus Papier

Hasen und Weihnachtsbäume

Kinder brauchen es so sehr!

Papierboote

Ich fange gerne selbst damit an.

Papierboote

Sie schwimmen entlang der Bäche.

Lied "Papierland"

(Musik. I. Nikolaev)

Es gibt über den Meeren, über den Bergen

Papierland.

Es gibt Straßen und Wände aus Papier

Möbel und alle Häuser.

Bewohner tragen aus Papier out

Hüte und Regenschirme.

Die Welt des Papiers ist regiert

Erwachsene aus Papier.

Chor: Papierland,

Papierland.

Wir sagen es dir

Wir zeigen es dir

Hier ist sie, hier ist sie!

(Kinder zeigen auf "Papierland")

FORTSETZUNG DES PROJEKTS

Bekanntschaft von Kindern mit anderen Materialien der künstlichen Welt wie Stoff, Metall, Gummi, Polyethylen.

Im Technikunterricht lernen Kinder, nicht nur Stoffe, Papier und Pappe zu verarbeiten, sondern auch verschiedene Pflanzenteile, Mineralien, Kunst- und Abfallstoffe – Konsumgüterabfälle etc. Ihre Kinder sammeln auf Exkursionen, bringen sie in Form von Halbzeuge und Zuschnitte oder fertige Industrieprodukte.

Zu den natürlichen Materialien gehören Pflanzenzweige, Blätter, Blüten, Samen, Wurzeln, Rinde, Moos, Früchte, Fluss- und Meeressteine, Sand, Ton sowie Teile von Tieren - Fischgräten, Schalen und Schalen von Weichtieren, getrocknete Insekten, Schalen von Geflügeleier, Federn. In Form von Halbzeugen kommen im Unterricht Platten unterschiedlicher Größe zum Einsatz.

Von künstlichen Materialien für die Arbeit verwenden die Schüler oft Plastilin, Kunststoff, Sperrholz, Faserplatten, weiche Bleche, Kunststoffteile und Keramik.

Zu den fertigen Produkten der Industrie gehören Abfallstoffe wie Verpackungen, Schachteln, Bänder zum Dekorieren von Geschenken und Blumensträußen, Gläser, Flaschen, Accessoires zum Dekorieren von Kleidung und Räumlichkeiten.

Eine Verarbeitung der aufgeführten Materialien ist ohne besondere werkstoffkundliche und verarbeitungstechnische Kenntnisse nicht möglich. Kinder erwerben solches Wissen durch Beobachtungen und Experimente.

In der ersten Klasse müssen folgende Beobachtungen durchgeführt werden: Bestimmung der Form und Farbe von Blättern, Eicheln, Nussschalen, Vergleich der Eigenschaften von Sand und Ton, Holz und Metall, Identifizierung künstlerischer Ausdrucksmerkmale in einem Volksspielzeug usw.

In der zweiten Klasse werden Beobachtungen der Eigenschaften von Zapfen, Rinde und Ästen durchgeführt. Die Besonderheiten der Verarbeitung von weichen und harten Materialien werden offenbart.

In der dritten Klasse beobachten die Schüler die Eigenschaften von getrockneten Pflanzen, Stroh und zeigen die Eigenschaften von Keramik, Kunststoff und Glas. Die Schüler lernen, den besten Umgang mit diesen Materialien zu wählen.

In der vierten Klasse wird daran gearbeitet, das vorhandene Wissen zu verallgemeinern und zu vertiefen. Die Studierenden wählen selbstständig die besten Methoden zur Verarbeitung von Materialien aus und entwickeln die einfachsten Flussdiagramme für kreative Projekte.

Der Lehrer gibt eine sorgfältige Anleitung zum Sammeln, Lagern und Aufbereiten verschiedener Materialien. Besonderes Augenmerk wird auf Hygieneanforderungen sowie Sicherheitsregeln für die Sammlung, den Transport und die Lagerung von Materialien gelegt. Darüber hinaus ist der Lehrer verpflichtet, darauf hinzuweisen, dass es in unserem Land ein Umweltschutzgesetz gibt, das den Umgang mit natürlichen Ressourcen verpflichtet. Es wird nicht empfohlen, Fertigprodukte zu verwenden, die einer speziellen Verarbeitung unterzogen wurden und für den menschlichen Verzehr geeignet sind (Getreide, Nudeln, Mehl, Hülsenfrüchte). Für die Arbeit werden nur Produkte mit abgelaufener Haltbarkeit verwendet.

Spezielle Werkzeuge werden ausgewählt, um mit verschiedenen Materialien zu arbeiten.

Markierungs- und Messwerkzeuge.

Die Stifte- Zum Markieren von Teilen auf Holz werden harte Bleistifte der Güteklasse 2 benötigt T und 3 T. Der Spitzerwinkel des Bleistifts muss scharf sein. Beim Anzeichnen muss der Bleistift in Bewegungsrichtung leicht geneigt gehalten und fest gegen den Rand der Schablone oder des Lineals gedrückt werden;

Lineale- Verwenden Sie normalerweise ein Metalllineal oder ein Maßband zum Messen. Zum Markieren auf Holz ist es bequemer, ein dickes Holzlineal oder einen Zimmermannswinkel zu verwenden. Runde Teile werden mit einem Schreinerzirkel markiert. Das Markieren von geraden Linien auf Metall erfolgt mit einem Schreiber, auf Holz - mit einem Dickenmesser.

Schneidewerkzeuge.

Schere- Bei der Verarbeitung verwenden sie eher Büro- und selten Schlosserscheren

Messer- Zum Arbeiten gut geschärfte Messer mit kurzer Klinge (90-100 mm) verwenden. Zum Spalten von Holz ist es bequemer, einen Heuschneider zu verwenden - ein Messer mit einer kürzeren und dickeren Klinge. Während des Schneidvorgangs wird das Messer schräg gehalten und führt seine Bewegung mit dem Zeigefinger. Natürliche Materialien werden auf Trägern und Trägerplatten geschnitten.

Bügelsägen und Stichsägen- ausgelegt zum Sägen von Holz und Metallen. Der Einfachheit halber werden die zu bearbeitenden Materialien in einen Schraubstock oder eine Klemme eingespannt.

Zangen- zum Abbeißen von Draht, dünnen Zweigen.

Shtikhel- ein schmaler Schneidezahn mit der Form eines spitzen Winkels oder Bogens im Querschnitt (eckig und halbkreisförmig). Shtikhel wird zur Veredelung von Holzprodukten (Flachreliefschnitzerei), Linoleum (Klischee für Linolschnitt) verwendet.

Montagewerkzeuge.

Ein Hammer- verwendet, um Produkte mit Nägeln zu montieren. Beim Arbeiten mit einem Hammer ist darauf zu achten, dass der Schüler nicht auf die Finger stößt, die den Nagel halten.

Zangen und Rundzangen- Wird beim Arbeiten mit Draht verwendet. Diese Werkzeuge werden verwendet, um den Draht zu biegen und zu verdrehen.

Ahle- zum Bohren von Löchern in weiche oder leicht zu bearbeitende Materialien. Das Anstechen erfolgt auf Ständern oder Trägerplatten.

Handbohrer- Entwickelt zum Bohren von Löchern in härteren Materialien. Die Arbeit des Gimbals erfolgt auf Ständern oder Unterlagen.

Klebepinsel- muss hart sein. Die Breite der Bürste wird entsprechend den Abmessungen der Oberfläche des Verbindungsteils gewählt.

Verbinden von Teilen und Materialien.

Nägel- Im Arbeitsunterricht werden keine großen Nägel verwendet. Verwenden Sie häufiger die Nummern 1, 2, 3, 4, die der Länge des Nagels in Zentimetern entsprechen.

Stift- Stange zur festen Verbindung von Teilen. Die Anstecknadel lässt sich ganz einfach aus einem Streichholz, einem Zweig oder einem Papierstreifen herstellen. Ein Stift wird verwendet, um Teile aus Eicheln, Zapfen, Stuckmaterialien zu verbinden.

Kleber- Um Naturmaterialien zu verbinden, verwenden Sie PVA-Kleber, Kasein oder Zimmermannsleim. Es ist besser, schwimmende Modelle mit Kaseinleim, PVA-Kleber, BF, "Moment" zu kleben. Das Verkleben von Teilen erfordert große Sorgfalt. Der Kleber wird auf ein dünnes Material oder den verklebten Teil der Oberfläche eines kleineren Teils aufgetragen. Trockene Blätter werden mit Leim von der Blattmitte bis zu den Rändern verteilt. Kleben Sie die bestrichenen Blätter sorgfältig auf, nachdem sie etwas Feuchtigkeit aufgenommen haben. Bei schmalen und tiefen Flächen wird der Leim mit der in Leim getauchten Ahlespitze aufgetragen.

Die Aufgabe des Techniklehrers besteht darin, den Schülern nicht nur Werkzeuge und alle notwendigen Materialien zur Verfügung zu stellen, sondern diese auch in einem guten Zustand zu halten. Die Messer und Schere müssen richtig geschärft sein, die Spitze der Ahle und der Kardanringe dürfen nicht gebrochen sein, die Stichsägefeile muss gut gespannt sein und bei Berührung mit dem Finger wie eine Schnur klingeln, die Scharniergelenke von Schere und Stichel müssen funktionstüchtig sein, muss das Schlagteil des Hammers gut am Stiel befestigt sein. In jeder Unterrichtsstunde ist der Lehrer verpflichtet, die Schüler in die Regeln des sicheren Umgangs mit Werkzeugen und einigen Materialien einzuweisen.

Verarbeitete Materialien.

Holz- am häufigsten in den Werken von Gymnasiasten verwendet. In den Grundstufen wird Kiefern-, Fichten-, Birken- und Lindenholz sowie daraus hergestelltes Dreischichtsperrholz verwendet. Das Holz wird in Querrichtung mit einer Bügelsäge und einer Stichsäge gesägt. Die Enden des gesägten Holzes werden mit Feilen und Schleifpapier gereinigt. Holzprodukte werden mit Ölfarbe bemalt.

In der Primarstufe machen die Schüler Hinweise, Eker, Beschriftungen für den Klassenplan. Für die Herstellung solcher Produkte sind Konstruktionsvorgaben erforderlich. Zum Beispiel müssen Beschriftungstafeln die angegebene Größe haben, ihre Kanten müssen geschliffen werden; Heringe müssen in Länge, Dicke den angegebenen Maßen entsprechen, ihre Oberfläche muss mit Feile und Schleifpapier bearbeitet werden.

Stroh- getrocknete Stängel von Getreidepflanzen, häufiger werden Weizen-, Roggen- und Haferstroh verwendet. Der Strohhalm muss vor der Arbeit verarbeitet werden - entfernen Sie die Knoten, sortieren Sie die Internodien nach Länge und Dicke. Um ein Strohband herzustellen, werden die Werkstücke einen Tag lang mit heißem Wasser gegossen, dann wird jeder Strohhalm der Länge nach geschnitten und mit einem heißen Bügeleisen auf einem Holzfutterbrett gebügelt. Je nach Temperatur des Bügeleisens nimmt das Stroh unterschiedliche Farbnuancen an. Applikationen sind aus Stroh, es wird zum Einlegen von Holzprodukten verwendet. Lagern Sie den Strohhalm an einem trockenen, belüfteten Ort.

Eierschale- ein ausgezeichnetes Material für die Herstellung von volumetrischen und flachen Produkten. Es ist gut mit Lebensmittelfarben bemalt, Schalenteile sind auf Leim, Plastilin fixiert. Um sperrige Produkte aus Eiern mit einer medizinischen Spritze herzustellen, muss der Inhalt entfernt werden. Das Ei wird auch mit einer Spritze mit erhitztem Paraffin gefüllt. Indem Sie das Ei mit verschiedenen Dekorationsdetails verzieren, können Sie Figuren von Tieren, Vögeln, Fischen usw. Eine Mosaikplatte kann aus einer bemalten Eierschale hergestellt werden, nachdem die zu füllende Oberfläche zuvor mit einer Schicht Plastilin bedeckt wurde.

Pflanzenblätter- getrocknet verwendet. Die Blätter werden im Herbst geerntet, sortiert nach Größe, Farbe und Form. Blätter werden unter Druck getrocknet oder thermisch (gebügelt). Lagern Sie das fertige Material an einem trockenen Ort.

Birkenrinde- ein beliebtes Material der Volkshandwerker. Birkenrinde wird im Frühjahr oder Frühsommer geerntet und von anhaftenden Partikeln gereinigt. Zur Vereinfachung der Verarbeitung wird Birkenrinde in heißem Wasser gedämpft, in Schichten geteilt und in die gewünschten Formen geschnitten. Trocknen Sie das Material an einem kühlen, trockenen Ort.

Metalle und Legierungen- im Klassenzimmer werden oft dünner weicher Draht, weiches Zinn, Folie aus Aluminium, Kupfer, Messing, Zink, Zinn, Blei verwendet. Die manuelle Bearbeitung von Metallen im kalten Zustand wird als Sanitär bezeichnet. Diese Materialien sind mit Schere, Drahtschneider, Hammer, Zange und Rundzange leicht zu handhaben. Die Schnittkanten der Teile werden mit einer Feile oder Schleifpapier bearbeitet. Die Farbe von Teilen oder Produkten kann verändert werden, indem man es über die Flamme einer Alkohollampe hält oder mit Farben und Lacken für Metall bemalt.

Löcher in einem dünnen Blech werden mit einer Ahle und Stanzen gemacht. Auf dünnem Zinn und Folie lassen sich mit Hilfe von Prägungen, einem Kugelschreiber leicht Eindrücke machen und die einfachsten Prägetechniken beherrschen. Dünnes Blech kann mit Hammer, Zange, Rundzange gebogen und verdreht werden.

Der Draht kann zu Ringen, Polygonen, Spiralen usw. geformt werden. Der Draht kann verwendet werden, um flache Konturen und volumetrische Produkte sowie Rahmen für Stofftiere herzustellen. Als Verbindungsmaterial kann auch dünner Draht verwendet werden.

Stuckmaterialien- Ton, Plastilin, Kunststoff, Gips, Salzteig. Sie sind derzeit im Handel erhältlich. Ton kann abgebaut und für die Verwendung mit Schülern vorbereitet werden.

Zum Modellieren eignet sich öliger Ton. Skinny Clay enthält eine große Menge an Unreinheiten und eignet sich für die Arbeit nach einer speziellen Verarbeitung - Beseitigung. Ton wird im Sommer geerntet, getrocknet, zerkleinert und gesiebt. Der zerkleinerte Ton wird in ein großes Gefäß (Wanne, Tank) gegeben, mit Wasser gefüllt und gründlich vermischt. Aufgeschwemmte Verunreinigungen werden entfernt. Schwere Verunreinigungen (Kiesel, Sand) setzen sich am Boden ab und feine Tonpartikel bleiben in der Schwebe. Diese flüssige Zusammensetzung wird in einen anderen Behälter gegossen und hinterlässt große Verunreinigungen am Boden. Nach einiger Zeit setzt sich der Ton am Boden ab. Wasser wird von der Oberfläche abgeleitet. Dieser Vorgang wird als Eliminierung bezeichnet.

Vor Arbeitsbeginn wird der Ton mit Wasser gegossen und gemischt. Eine gut gekochte Masse sollte nicht an Ihren Händen kleben. Aus dem vorbereiteten Ton wird eine 10 cm lange und 1 cm dicke Wurst gerollt und an einem Ende angehoben. Wenn die Wurst nicht auseinanderfällt, ist der Ton fertig. Um die Qualität des Tons zu verbessern, können Sie Papierfasern und Pflanzenöl hinzufügen. Ton wird auf einem Unterlagebrett gearbeitet. Sie schneiden den Ton mit Draht oder Angelschnur. Die Produkte werden von Hand geformt, die Veredelungsdetails werden mit einem Stapel oder speziellen Stempeln hergestellt.

Teile aus Stuckmaterialien werden durch Aufbringen, Pressen oder Stiften verbunden. Produkte aus Stuckmaterialien werden mit Gouache, gemischt mit PVA-Kleber (1x1, 2x1), Aquarell (Honig), lackiert oder glasiert (eine glänzende glasartige Legierung, die durch Brennen fixiert und mit der Oberfläche des Produkts beschichtet wird) bemalt. Die Produkte werden in Muffelöfen, auf Heizkörpern oder auf einer gut belüfteten Oberfläche getrocknet.

Kunststoffe- Produkte der chemischen Industrie. In den Grundstufen werden einfach zu verarbeitende Kunststoffe verwendet - organisches Glas, Moosgummi, Styropor, Linoleum, Nylon usw. Kunststoffzuschnitte werden durch Schneiden, Bohren bearbeitet, können lackiert, mit Leim verbunden und zusammengenäht werden. Spielzeug und Souvenirs werden aus Schaumgummi und Styropor hergestellt. Moosgummi kann zum Füllen von Stofftieren verwendet werden.

Linoleum zur Herstellung von Applikationen oder Klischees verwendet. Klischees für den Linolschnitt werden mit Gradern erstellt. Farbe (Gouache, Druckfarbe) wird mit einer Rolle auf die fertige Oberfläche des Klischees aufgetragen, ein leeres Blatt Papier wird aufgelegt und mit einem glatten Gegenstand gebügelt. Es wird ein Abdruck erhalten, der als Druck bezeichnet wird.

Schrottmaterialien- Verpackungskisten, Korken, Spulen, Cremetuben, Zahnpasta, synthetische Netze zum Verpacken von Gemüse, Sträußen, leeren Stangen, Tuben usw. Die Herstellung nützlicher Dinge aus Abfallstoffen lehrt die Schüler, sparsam zu sein, ihre Kreativität, Vorstellungskraft und Einfallsreichtum zu entwickeln.

Papiermache- die am besten zugängliche Technik zur Herstellung sperriger Produkte in den Primärqualitäten. Für die Arbeit benötigen Sie: Zeitungspapier, Kleister, Gouache. Als Form zur Herstellung von volumetrischen Produkten eignen sich Geschirrartikel, Spielzeug, selbstgemachte Formen aus Plastilin. Eine Paste für die Arbeit wird aus Stärke oder Mehl hergestellt. Die Produkte werden an gut belüfteten und warmen Orten getrocknet. Unebene Stellen auf den Formularen werden mit Schleifpapier ausgeglichen. Die Produkte werden mit Gouachefarben, gemischt mit PVA-Kleber, im Verhältnis 2 Teile Farbe und 1 Teil Leim bemalt.

Die Besonderheiten der Verarbeitung verschiedener Materialien, die Methodik zur Untersuchung ihrer Eigenschaften sind in zahlreichen Lehrmitteln, Büchern über Kunsthandwerk, Zeitschriften über Design und Handarbeit, in den Büchern von V.A. Baradulina, A. M. Gukasova, N. M. Konysheva, V. P. Kuznetsova usw.

Kontrollfragen.

1. Welche Materialien werden als natürlich bezeichnet?

2. Was ist die Besonderheit bei der Lagerung verschiedener Materialien?

3. Nach welchem ​​Prinzip erfolgt die Auswahl unterschiedlicher Materialien für die Arbeit mit Grundschülern?

4. Welche Verbindungsmaterialien werden verwendet, um Produkte aus Naturmaterialien zu montieren?

Aufgaben für selbstständiges Arbeiten.

1. Suchen Sie (in gedruckten oder elektronischen Quellen) und studieren Sie das Material, das Informationen über die Eigenschaften natürlicher Materialien, Methoden ihrer Herstellung und Lagerung sowie Verarbeitungstechniken enthält.

2. Wählen Sie Literatur aus, die die Technologie der Herstellung von Produkten aus verschiedenen Materialien behandelt.

Aufgaben für Laborarbeiten.

1. Analysieren Sie den Inhalt des Moduls: "Technologie der Verarbeitung von Baustoffen und Ingenieurwesen" im Studiengang "Technologie". Heben Sie die Fähigkeiten und Fertigkeiten hervor, die die Autoren des Programms empfehlen, um Grundschüler bei der Verarbeitung verschiedener Materialien zu entwickeln.

2. Entwickeln Sie einen Plan für die Durchführung eines Experiments für Schüler der 3. Klasse, um die Eigenschaften eines der spezifischen Naturmaterialien zu beobachten.

3. Entwickeln Sie eine Zusammenfassung einer Lektion, die darauf abzielt, die Arten der Verarbeitung eines der künstlichen Materialien zu untersuchen.

4. Machen Sie 1 Muster von Produkten aus natürlichen Materialien, künstlichen Materialien und Abfallstoffen, um sie im Technikunterricht in der Grundschule zu demonstrieren.

5. Entwickeln Sie Anleitungskarten, um den Schülern beizubringen, wie man eines der Produkte aus verschiedenen Materialien zusammenbaut.