Orde in de chaos

Alles op een rijtje, alles in een web

Hoofdstukvraag ^{Weet je nu meer van materialen dan aan het begin van deze}

lessenserie?

6.1 Hoofdstukinleiding

Je hebt kennis gemaakt met veel eigenschappen van materialen. Deze les-senserie is per eigenschap geordend: we hebben eerst naar warmte gekeken, toen naar licht, daarna naar krachten, tenslotte naar de opbouw van materia-len. Daarbij kwamen steeds de verschillende materialen langs, en vele toe-passingen.

Nu ga je vanuit andere gezichtshoeken kijken: Je gaat uit van de toepassin-gen en je kijkt welke materialen daarbij passen, en waarom.

Daarna ga je uit van de materialen en kijk je welke eigenschappen die heb-ben, en waar ze voor worden toegepast. Er is dus geen nieuwe leerstof, er zijn alleen andere manieren van ordenen, al met al krijg je hopelijk steeds meer overzicht.

6.2 Ordenen per toepassing • Bouw

In de bouw wordt steen gebruikt omdat het duwkrachten kan weerstaan. Staal is ook geschikt. Zuivere metalen worden gebruikt op plekken waar het materiaal soepel moet kunnen buigen, zoals bij buizen en bij het waterdicht maken van dakgoten. Er is glas voor de ruiten, soms spiegelend. Hierbij is niet alleen de reactie op licht van belang, maar ook de warmte-isolatie. In nieuwe huizen is enkel glas niet meer toegestaan. Dubbel glas isoleert beter vanwege het laagje lucht tussen de ruiten. Kunststofvezels worden vooral gebruikt als isolatiemateriaal om leidingen te bekleden en om spouwmuren te vullen.

• Kleding

In kleding en als bekleding van meubels worden leer, stoffen gemaakt van natuurlijke vezels, en kunststofvezels gebruikt. De warmte-isolerende eigen-schappen en de rekbaarheid zijn van belang.

• Sieraden

Als sieraad worden edelstenen en metalen gebruikt. Edelstenen hebben een grote brekingsindex. Metalen weerspiegelen licht.

• Auto’s

Voor de carrosserie van auto’s worden vanouds legeringen gebruikt, steeds vaker neemt men kunststoffen zoals polymeren en composietmaterialen.

Figuur 6.1

• Medisch

Medici gebruiken composietmaterialen voor protheses. Ook vullingen zijn van composietmateriaal.

6.3 Ordenen per materiaal

Er zijn vele materialen. Je kunt ze indelen in klassen: materialen die bij el-kaar horen omdat ze op dezelfde manier zijn opgebouwd, dezelfde eigen-schappen hebben en dus ook voor dezelfde toepassingen worden gebruikt. • Isolatiematerialen

Isolatiematerialen bestaan uit vezels met veel lucht ertussen. De dichtheid is laag, ze geleiden elektrische stroom en warmte slecht. Ook zorgen ze voor geluidsisolatie. Vaak zijn dit polymeren.

• Keramische materialen

Steen en glas breken gemakkelijk. Alle glassoorten en sommige gesteentes zijn doorzichtig. Deze materialen geleiden de warmte beter dan isolatiemate-rialen en slechter dan metalen. Samen heten deze stoffen “keramische materialen”.

• Metalen

Metalen geleiden elektrische stroom, ze geleiden warmte en ze zijn buig-zaam. Dit geldt allemaal in mindere mate voor legeringen.

79 Opdracht: De moeder van alle mindmaps

Kijk opnieuw naar de eerste opdracht in het eerste hoofdstuk. Maak de mindmap opnieuw. Kun je meer materialen en meer toepassingen noemen? Kun je nu meer verbanden leggen? Kun je ook verklaringen toevoegen?

Opgaven

Van het rijtje steen, metaal, hout, glas, kunststof is er één materiaal het minst geschikt voor de zitting van een stoel of als “matras” om op te slapen. Welk materiaal en waarom?

81 Huis

Van het rijtje steen, metaal, hout, glas, kunststof is er één materiaal het minst geschikt om het karkas van een huis van te maken. Welk materiaal en waarom?

82 Wintertenen

In de winter moet je een beetje ruime schoenen dragen. Waarom?

Begrippen

83 Bouw van rubber

Je kent het spanning-rekdiagram van rubber. Dit wordt veroorzaakt doordat rubber uit langgerekte moleculen (polymeren) bestaat, die dwarsverbindin-gen van zwavel hebben. Leg uit dat uit het plaatje hiernaast volgt dat je rub-ber eerst gemakkelijk uitrekt, en daarna moeilijker.

84 Bal

Een voetbal kan van leer, rubber, of plastic zijn gemaakt. Noem de overeen-komsten en de verschillen.

85 Huid

Huid rekt tot 50% lengteverandering gemakkelijk uit. Daarna gaat het snel moeilijker. Voor leer geldt dat uiteraard ook. De oorzaak is dat de huidcellen uit een netwerk van polymeren bestaan, met dwarsverbindingen.

a. Schets het spanning-rekdiagram van huid.

b. Leg uit hoe het komt dat zo’n netwerk het genoemde gedrag vertoont. c. Leg uit waarom leer en rubber vaak concurrenten zijn, die allebei voor een bepaalde toepassing kunnen worden gebruikt.

86 Vangrail

Van welk materiaal is een vangrail gemaakt, en waarom?

87 Valhelm

Welke eisen worden aan een valhelm gesteld? Met welke materiaaleigen-schappen hebben die eisen te maken?

88 Polsstok

Welk materiaal werd vroeger voor een polsstok gebruikt, welk materiaal nu?

89 Asbest

Zoek op wat asbest is, waarom men vroeger vond dat het gunstige eigen-schappen had voor in de bouw, en wat het gezondheidprobleem is dat asbest kan veroorzaken.

90 Beeldhouwen

Beelden van verschillende materialen worden op verschillende manieren gemaakt: brons wordt gegoten, steen wordt gehouwen, hout wordt gesneden. Leg deze verschillen uit aan de hand van de eigenschappen van de materia-len.

91 Drankverpakkingen

Dranken kunnen worden verpakt in glazen flessen, in PET-flessen, in blikjes en in kartonnen pakken. Zet de voor- en de nadelen van deze verpakkingen op een rijtje. Noem daarbij zoveel mogelijk materiaaleigenschappen.

92 Kunstwerken

Zoek voorbeelden van kunstwerken in glas, in steen, in hout en in metaal.

Figuur 6.3

Figuur 6.4

Figuur 6.5