KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

1.3 Materjalide klassifikatsioon
Tahked materjalid on kas metallid, polümeerid või keraamika. Peale nende on segud (komposiidid)
ja pooljuhtmaterjalid (unikaalsete elektriliste omadustega).
Metallid.
Metallidele on iseloomulik suur peaaegu vabade elektronide kontsentratsioon, mis tingib peamised
omadused: suur elektri- ja soojusjuhtivus, läbipaistmatus valgusele. Metallid on tugevad,
mittedeformeeruvad materjalid, mis tingib nende intensiivse kasutamise nn konstruktiivse
materjalina.
Keraamika.
Keraamilised materjalid on paljude ainete (kristalsete ja mittekristalsete) keerulised segud.
Keemiliselt koostiselt peamiselt oksiidide, aga ka nitriidide ja karbiidide segud. Siia kuuluvad savi
sisaldavad materjalid, tsement ja klaas. Nad on halvad elektri- ja soojusjuhid, vastupidavad kõrgele
temperatuurile ja karmile keskkonnale. Küllalt kõvad, kuid rabedad.
Polümeerid.
Polümeerid on looduslikud või sünteetilised kõrgmolekulaarsed ühendid. Suurem osa on
orgaanilised ühendid, mis omavad süsinikahelat, aga ka räniahelat. Looduslikeks on: vill, puuvill,
puit (tselluloos), siid, looduslik kautšuk. Sünteetilisi polümeere on äärmiselt palju.
Komposiidid.
Komposiidid on mitmete materjalide segud. Püütakse koostada nii, et säiliksid eri komponentide
head omadused. Näit klaasfiiber, mis koosneb klaasi kiududest mingis polümeeris. Tal on klaasi
tugevus ja polümeeri painduvus.
Pooljuhid.
Nimetus on tulnud sellest, et nende juhtivus on metallide ja isolaatorite vahepeal.
Nende kõige iseloomulikum tunnus on see, et nende omadused sõltuvad äärmiselt tugevalt
lisanditest. On väga tundlikud välismõjude (soojus, valgus, elektri- ja magnetväli) suhtes.
1.4 Tendentsid materjalide kasutamise alal
Materjalid võistlevad üksteisega koha pärast materjaliturul.
Materjalide eelistuse määravad omaduste vastavus valmistatavatele toodetele esitatavatele nõuetele
ja materjali hind.
Joonisel 1-1 on toodud areng kergete ja tugevate materjalide turul. Peamisteks materjalideks
viimasel ajal on komposiidid, eriti kiududega tugevdatud (fiibrid).
Joonisel 1-2 on esitatud 7 põhimaterjali tootmise dünaamika USA-s möödunud sajandil. Alates
1930-st aastast on kasvanud Al ja eriti tugevalt polümeeride tootmine.
Materjalide konkurentsi kohta on heaks näiteks autotööstus. Kui algaastail koosnesid autod
peamiselt terasest, siis möödunud sajandi lõpuks oli autodes keskmiselt veel 50 – 60% terast, 10 –
20% plaste ja kummit, 5 – 10% alumiiniumi ja vähesel määral teisi materjale (joonis 1-3).
Tehnoloogia areng püstitab järjest uusi nõudmisi materjalide omaduste suhtes. Eriti puudutab see
energeetikat (ülijuhid, päikeseelementide materjalid, tuumaenergeetika materjalid), samuti
2