Аморфное состояние твёрдого тела

Полимеры

2. К особой разновидности твёрдых тел относятся полимеры — вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. Молекулы полимеров содержат десятки и даже сотни атомов. По происхождению полимеры делят на два класса. К первому классу относят природные полимеры, такие как белки, натуральный каучук. Ко второму классу относят синтетические полимеры: полиэтилен, эпоксидные смолы и др.

Полимеры могут находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии. Аморфные полимеры при повышении температуры переходят из твёрдого состояния в жидкое с большой вязкостью. Многие кристаллические полимеры не переходят в жидкое состояние, а разлагаются на вещества при повышении температуры или сгорают.

Полимеры являются основой пластмасс, химических волокон, резины, лакокрасочных материалов, клея и др. К пластмассам, в частности, относят такие полимерные материалы, которые способны приобретать заданную форму при нагревании под давлением и сохранять её после охлаждения. Пластмассы обладают целым рядом таких физико-химических свойств, которые делают их незаменимыми материалами. Так, они устойчивы к коррозии, характеризуются высокими теплоизоляционными и электроизоляционными свойствами, низким коэффициентом трения.

Плотность большинства пластмасс существенно меньше плотности металлов. Например, плотность гетинакса и текстолита составляет 1400 кг/м³, значение плотности органического стекла и эпоксидных материалов лежит в пределах от 1200 до 1800 кг/м³. Кварцевое же стекло имеет плотность 2200—2300 кг/м³, алюминий — 2500 кг/м³, свинец — 11 500 кг/м³. Поэтому детали и машины, выполненные с применением полимерных материалов, значительно легче.

Свойства пластмасс постоянно улучшаются. Особое значение для машиностроения имеет создание термостойких и высокопрочных пластмасс. В частности, уже существуют пластмассы, которые могут эксплуатироваться при температурах 160—170 °С и обладают при этом высокой прочностью и эластичностью.

Композиты

3. Стремясь полнее использовать положительные свойства пластмасс и других материалов, из них делают композиционные материалы, или композиты. В них не только сочетаются свойства исходных материалов, но проявляются и совершенно новые свойства. Наибольшее распространение получили такие композиционные материалы, как стеклопластики и слоистые пластики. Среди слоистых пластиков особое место занимают композиционные материалы из металла и пластмассы. К ним относятся металлопластмассы, которые получают, покрывая металлом пластмассу. Металлическое покрытие изменяет свойства пластмассы, в частности, она становится более стойкой к тепловым, механическим и другим воздействиям.

Металлопластмассы отличаются по своим свойствам как от металлов, так и от пластмасс. По сравнению с металлами они имеют в 4—9 раз меньшую плотность, теплопроводность, электропроводность, звукопроницаемость; по сравнению с пластмассами они более устойчивы к воздействию света, растворителей, к атмосферным воздействиям, более тепло- и износостойки, обладают большей механической прочностью.

Используя специальные добавки, можно получать материалы, обладающие самыми разными свойствами: твёрдостью и прочностью, превышающими твёрдость и прочность стали, устойчивостью к коррозии, огнестойкостью, тугоплавкостью и т. д.

Вопросы для самопроверки

1. Сравните строение твёрдого тела в кристаллическом и аморфном состояниях.

2. Сравните свойства аморфных и кристаллических твёрдых тел.

3. Какие свойства твёрдого тела в аморфном состоянии делают его похожим на вязкую жидкость?

4. Докажите, что вещество может переходить из аморфного состояния в кристаллическое.

5. Что такое пластмассы? Каковы их свойства?

6. Приведите примеры применения пластмасс и композиционных материалов, произведённых на их основе.

<<< К началу