نکات  دانستنی در مورد کتاب علوم هفتم در باره .آلیاژ چیست،مواد هوشمند،انواع بتن،مواد تشکیل دهنده جلیقه ضد گلوله

آلیاژ (به انگلیسی: Alloy)‏ مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی که آن‌را فلز پایه می‌گویند.

مس، قلع، سرب و روی از اولین فلزاتی بودند که انسان از آن‌ها آلیاژ ساخت.

وبه دو دسته الف- آهنی   ب- غیر آهنی تقسیم می شوند.

الف-آلیاژهای آهنی، آلیاژهایی هستند که فلز پایه در آن‌ها آهن است. از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به فولاد اشاره کرد.

 در مقابل، تمام آلیاژهایی که فلز پایه در آن‌ها، فلزی غیر از آهن است، آلیاژهای غیرآهنی خوانده می‌شود.

الف- آهنی 

بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلا، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین ۰.۰۲ تا ۲.۱۴ درصد قابل‌تغییر است.

اکثر فلزات خالص غالبا برای استفاده عملی مناسب نیستند. دوام، سختی، نقطه ذوب و رنگ فلزات را می توان با افزودن یک یا چند فلز دیگر به آنها بهبود بخشید. به طور مثال آلومینیم خالص بسیار سبک و استحکام چندانی ندارد. ولی وقتی مس و منیزیم به آن افزوده می شود، آلیاژ مقاومی بدست می آید. مس و قلع، فلزاتی نرم اند؛ ولی از ترکیب آن ها آلیاژ سخت و مقاومی بدست می آید. برنج نیز آلیاژ محکمی است و کاربرد های فراوانی دارد. لحیم نرم، آلیاژ سرب و قلع است. به طور کلی آلیاژها مقاوم تر از فلزات خالص اند و کارایی بیشتری دارند.

فولاد یکی از ترکیب آهن و کربن بدست می آید. سالانه میلیون ها تن فولاد در سراسر جهان تولید می شود. فولاد در ساختمان سازی، پل سازی و ساخت وسایل مختلف به کار می رود.آلیاژ های آلومینیم بسیار سبک اند؛ به همین دلیل از آن ها برای ساختن هواپیما، فضاپیما و موشک، وسایل نقلیه موتوری و بسیاری وسایل دیگر استفاده می شود. آلیاژ های سرب در ساخت الکترودهای باتری های قوی به کار می روند. آلیاژ های روی در ساخت اتومبیل کاربرد دارند. آلیاژ های گران قیمت طلا، نقره و پلاتین در جواهر سازی مورد استفاده قرار می گیرند. این فلزات، نرم اند و باید با سایر فلزات ترکیب شوند. طلا و نقره را معمولا با مس و پلاتین را با فلز ایریدیم ترکیب می کنند. فولاد ضد زنگ و آلیاژ های آلومینیم را آلیاژ های قرن بیستم می نامند. آلیاژهای تنگستن و مولیبدن در سال های اخیر ساخته شده اند و در ساخت موشک بکار می رود.

فولاد وجود کمتر از ۲ درصد تا 02/0 کربن در آهن، فولاد را به وجود می‌آورد. اضافه کردن عناصر دیگر غیر از کربن، هرکدام خواص متفاوتی به فولاد می‌دهد. منگنز سبب سختی فولاد، نیکل باعث جلوگیری از خوردگی فولاد، تنگستن باعث محکمی و وجود کروم و نیکل سبب ضدزنگ شدن فولاد می‌شود.

آهن ورزیده نیز آلیاژی است با کربن کم که در ساختن میخ پرچ، لوله آب، زنجیر و غیره به کار می‌رود.

ب) آلیاژهای غیرآهنی

 فلز پایه در این آلیاژها، فلزی غیر از آهن است. مانند مفرغ، برنج و بسیاری آلیاژهایی که می‌شناسیم، آلیاژهای غیرآهنی هستند.

بر اساس تعداد عناصر، آلیاژ را دوتایی، سه‌تایی و غیره می‌نامند. برای بیان یک آلیاژ مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می‌رود. مثلا، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین 02/0 تا 14/2 درصد قابل‌تغییر است.

. آلیاژ های گران قیمت طلا، نقره و پلاتین در جواهر سازی مورد استفاده قرار می گیرند. این فلزات، نرم اند و باید با سایر فلزات ترکیب شوند. طلا و نقره را معمولا با مس و پلاتین را با فلز ایریدیم ترکیب می کنند. فولاد ضد زنگ و آلیاژ های آلومینیم را آلیاژ های قرن بیستم می نامند. آلیاژهای تنگستن و مولیبدن در سال های اخیر ساخته شده اند و در ساخت موشک بکار می رود.

آلیاژ های مهم             

1-      مفرغ (برنز)

مفرغ نخستین آلیاژی است که بشر ساخته است؛ از ترکیب اتفاقی مس و قلع به صورت مذاب و سرد کردن مخلوط‌شان. این آلیاژ چون سخت‌تر از هردو فلز مس و قلع بود، برای ساختن چاقو و نیزه و مانند آن به کار رفت

    2- لحیم نرم، آلیاژ سرب و قلع است. به طور کلی آلیاژها مقاوم تر از فلزات خالص اند و کارایی بیشتری دارند.

   3- فولاد یکی از ترکیب آهن و کربن بدست می آید. فولاد در ساختمان سازی، پل سازی و ساخت وسایل مختلف به کار می رود.

 وجود کمتر از ۲ درصد تا 02/0کربن در آهن، فولاد را به وجود می‌آورد. اضافه کردن عناصر دیگر غیر از کربن، هرکدام خواص متفاوتی به فولاد می‌دهد. منگنز سبب سختی فولاد، نیکل باعث جلوگیری از خوردگی فولاد، تنگستن باعث محکمی و

وجود کروم و نیکل سبب ضدزنگ شدن فولاد می‌شود. آهن ورزیده نیز آلیاژی است با کربن کم که در ساختن میخ پرچ، لوله آب، زنجیر و غیره به کار می‌رود.

 4- آلیاژهای تنگستن و مولیبدن در سال های اخیر ساخته شده اند و در ساخت موشک بکار می رود.

5-طلای سفید –  طلای ارغوانی -  طلای آبی

به آلیاژی از طلا همراه با دست‌کم یک فلز سفیدرنگ گفته می‌شود. آلیاژ طلا برای ساخت طلای سفید معمولا نیکل، منگنز، و پالادیم و در مواردی نقره، روی، پلاتین، و مس است. البته رنگ طلای سفید مرسوم در جواهرسازی رنگ واقعی این آلیاژ نیست بلکه با روکش کردن طلا از فلز رودیم به دست می‌آید.

6- آلیاژ طلا، نیکل، مس، روی (طلا: ۷۵۰ قسمت، نیکل: ۱۳۵، مس: ۸۵ و روی: ۳۰ قسمت) که در آن نیکل برای افزایش استحکام، مس برای افزایش چکش‌خوری و روی برای استحکام، جلوگیری از زنگ‌زدن مس به طلا اضافه شده و همچنین آلیاژ طلا، پالادیم، نقره (طلا: ۷۵۰، پالادیم: ۲۰۰، نقره: ۵۰) از انواع متداول دیگر طلای سفید است. همچنین آلیاژ طلا و آلومینیم (۷۸٫۴۹٪ طلا و بقیه آلومینیم) برای تولید طلای ارغوانی و آلیاژ طلا و ایندیم (۴۶٫۱۷٪ طلا و ۵۳٫۸۳٪ ایندیم) برای تولید طلای آبی استفاده می‌شوند.

7- مسوار -  پیوتر

آلیاژی است از قلع و مس. بطور سنتی حدود ۸۵ تا ۹۹ درصد پیوتر را قلع و بقیه را مس تشکیل می‌دهد. مس در این آلیاژ نقش سخت‌کننده را دارد.

8- برنج آلیاژی از مس و فلز روی می‌باشد که نسبت آن‌دو در آلیاژ تعیین کننده نوع برنج با توجه به مورد استفاده آن است. برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است. برنج در برابر کدر شدن و لکه‌دار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد.

9- نام نیتینول (ترکیبی از نیکل و تیتانیوم) در ساخت فریم عینک ها استفاده می شود که بعد از خم شدن مجدد به شکل اولیه بر می گردد و سبب می شود که شکل فریم عینک همیشه مانند روز اولی باشد که خریداری شده است.

آلیاژهای حافظه‌دار دسته‌ای از مواد هوشمند هستند که نسبت به تغییر ویژگی‌های محیط اطرافشان واکنش نشان

می‌دهند. این مواد را حافظه‌دار می‌نامند زیرا می‌توان آنها را به هر شکلی در آورد و سپس با یک عامل خارجی (مانند

گرم کردن یا جریان الکتریسیته) به حالت اولیه‌ برگرداند. به همین دلیل گفته می‌شود که این مواد شکل اولیه خود را به

خاطر می‌آورند. از این خاصیت، می‌توان در زمینه‌های مختلفی همچون پزشکی، انرژی، الکترونیک، هنر و ... استفاده

نمود.

یکی از شناخته شده‌ترین آلیاژهای حافظه‌دار، نیتینول است. این ماده که بیشتر به شکل سیم مورد استفاده قرار میگیرد .

اولین بار در سال 1962 میلادی به طور تصادفی در آزمایشگاه نیروی دریایی امریكا کشف شد. نیتینول از دو نوع اتم

تشکیل شده: اتم‌های نیکل و اتم‌های تیتانیوم.

 

 

 

 

 

مواد هوشمند

ماده هوشمند به ماده‌ای گفته میشود که در شرایط مختلف محیطی، تغییر فیزیکی پیدا می کند. به عبارت دیگر  به

محرک‌های محیطی (گرمایی، مغناطیسی و ..) واکنش نشان میدهد. یک نمونه ساده از ماده هوشمند، عینکهای

فتوکرومیک است. شیشه این عینک‌ها در برابر اشعه ماورای بنفش خورشید، تغییر رنگ میدهد و دوباره میتواند به

حالت اول برگردد. دسته مهم و معروفی از مادههای هوشمند، فلزهایی هستند که به «آلیاژهای حافظه دار» معروف اند.

و ساختارهای هوشمند شامل محرکها، حس گرها، قابلیت پردازش سیگنال و الگوریتمهای کنترلی است که این قابلیت را به مواد می‌دهند که به طور مستقل به عوامل محرک خارجی پاسخ دهند. مواد هوشمند این قابلیت را خواهند داشت که عملیات مشخص را در پاسخ به تغییرات در شرایط محیط به طور هوشمند انتخاب و اجرا نمایند. مواد و سازه‌های هوشمند، اشیایی هستند که شرایط محیطی را حس کرده، با پردازش این اطلاعات حسی نسبت به محیط عمل می‌کنند.برای نمونه، شکل زیر تصویر ناسا از یک هواپیماهای هوشمند است که می‌تواند با تغییر شکل در شرایط مختلف به صورت بهینه عمل کند.

آلیاژهای حافظه‌دار دسته‌ای از مواد هوشمند هستند که نسبت به تغییر ویژگی‌های محیط اطرافشان واکنش نشان می‌دهند. این مواد را حافظه‌دار می‌نامند زیرا می‌توان آنها را به هر شکلی در آورد و سپس با یک عامل خارجی (مانند گرم کردن یا جریان الکتریسیته) به حالت اولیه‌ برگرداند. به همین دلیل گفته می‌شود که این مواد شکل اولیه خود را به خاطر می‌آورند. از این خاصیت، می‌توان در زمینه‌های مختلفی همچون پزشکی، انرژی، الکترونیک، هنر و ... استفاده نمود.

یکی از شناخته شده‌ترین آلیاژهای حافظه‌دار، نیتینول است. این ماده که بیشتر به شکل سیم مورد استفاده قرار میگیرد اولین بار در سال 1962 میلادی به طور تصادفی در آزمایشگاه نیروی دریایی امریكا کشف شد. نیتینول از دو نوع اتم تشکیل شده: اتم‌های نیکل و اتم‌های تیتانیوم زمانیکه شما نیتینول را حرارت می‌دهید، در واقع به اتم‌های آن انرژی داده‌اید تا از ساختار مارتنسیت به آستنیت تغییر حالت دهند و زمانیکه آن‌را سرد می‌کنید، به ساختار قبلی برمی‌گردد. از نگاه اتمی، اتم‌ها تنها اندکی جابه‌جا شده‌اند، اما این جابه‌جای اندک تغییر زیادی در رفتار و عملکرد ماده ایجاد می‌کند. در دماهای پایین، نیتینول نرم است و به آسانی کشیده می‌شود و در دماهای بالا، این ماده سخت و ارتجاعی است.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای این فلز در پزشکی است. درساخت سیمهای ارتودنسی و پیوند رگهای خونی و درمان ضایعات استخوانی، این ماده هوشمند به کمک بشر آمده است. از دیگر استفاده‌های آن میتوان به ساخت ربات و هواپیما و انواع وسیله های خانه و حتی خلق اثرهای هنری زیبا اشاره کرد.

 

بوراکس چیست

بوراكس كه آن را در اصطلاح علمی بورات دوسود می‌گویند، ملحی است كه در طبیعت به مقدار خیلی زیاد یافت می‌شود.

1- موارد استعمال بوراکس

اگر این ملح را در مجاورت یك فلز قرار دهیم و آن را حرارت دهیم، نقطه ذوب فلز پایین می‌آید؛ یعنی آن فلز در مجاورت بوراكس زودتر ذوب می‌شود. به این جهت، بوراكس در صنایع شیمیایی اهمیت بسیار دارد، زیرا برای استخراج فلزات از معادن، آن را برای سهولت ذوب فلزات و صرفه‌جویی در سوخت به كار می‌برند.

زرگرها نیز از همین خاصیت بوراكس استفاده كرده و قطعات كوچك و ظریف فلزات سخت و دیر‌گداز، مثل طلا، نقره و... را بدون اینكه تغییر شكل بدهند، به یكدیگر متصل می‌کنند.

در شیمی آنالیتیك (اصول تجزیه شیمیایی) نیز، برای تعیین نوع فلزات از همین خاصیت بوراكس استفاده می‌شود كه در آزمایشگاه‌ها به نام آزمایش باپرل بوراكس معروف است.

علاوه‌بر این‌ها، بوراكس همه‌ساله به مقدار زیاد برای درمان بسیاری از بیماری‌ها در پزشكی مصرف می‌شود، به‌طوری‌كه طبق تعرفه‌های گمركی، هر سال، به‌طور متوسط، در حدود 150 تن، از كشورهای خارجی به ایران وارد شده .و همین ارقام دلیل اهمیت بوراكس در صنایع شیمیایی و طب است.

2- دانشمندان ایرانی و استخراج بوراکس

ما و همه دانشجویان ایرانی خواص شیمیایی بوراكس و طرز استعمال آن را در صنعت، هم‌چنین خواص طبی و موارد تجویز آن را نیز در كتاب‌های امروزی می‌خوانیم و همه را از دانشمندان مغرب‌زمین می‌آموزیم و تصور می‌كنیم دانشمندان اروپا و آمریكا كاشف تمام این مطالب علمی بوده و هستند.

به هر حال، ما با وجود دشواری‌های بسیار، به تحقیق در این امر پرداخته و دریافته‌ایم كه اساس معلومات امروزی درباره بوراكس اعم از خواص شیمیایی، فواید طبی، طرز تشخیص معدن‌های بوراكس، طریقه استخراج و تصفیه و تخلیص آن، همه متعلق به دانشمندان قدیم ایران است و اروپاییان این مطالب را در قرن هیجدهم و حتی قبل از آن از ایرانیان آموخته‌اند، بدون اینكه امروز نامی از ایران و ایرانی در كتاب‌های شیمی و طب دربارة بوراكس دیده شود.

3- سابقه کشف بوراکس در اروپا و آمریکا

برای اثبات مطلب، ابتدا باید ببینیم معادن بوراكس از چه تاریخی در اروپا و آمریكا كشف شده است.

«قبل از سال 1927 بوراكس را از اثر سولفات یا كربنات بر کلمانیت به دست می‌آوردند».

در صفحه 446 كتاب معدن‌شناسی، تألیف سر هنری مایرز آمده است: «كلمانیت در سال 1882در كالیفرنیا كشف شد».

از آن تاریخ تاكنون 80 سال می‌گذرد و دیگر شما در هیچ كتابی نخواهید دید كه از 80 سال قبل به این طرف، اروپا یا آمریكا بوراكس را از معدن‌های آن استخراج كرده باشد، زیرا هیچ‌یك از معدن‌های بوراكس قبل از این تاریخ كشف نشده بوده است.

4- صدور بوراکس از ایران به اروپا

در اینجا این سؤال پیش می‌آید كه اروپاییان از زمان‌های قدیم تا 80 سال پیش بوراكس را از كجا می‌آورده‌اند. پس از جست‌و‌جوی بسیار در كتب قدیم اروپایی، بالاخره مداركی به دست آمده است كه نشان می‌دهد بوراكس، سابقاً از كشورهای آسیایی و مخصوصاً از ایران، به اروپا می‌رفته است و دانشمندان اروپا طرز استخراج، تهیه، تصفیه و تخلیص آن و هم‌چنین خواص طبی این ملح را از ایرانیان آموخته‌اند. این مدرك تاریخی، كتاب تاریخ طبیعی، تألیف بوفون، طبیعی‌دان معروف فرانسوی است كه در قرن هیجدهم می‌زیسته و تألیفی در شش مجلد دربارة حیوانات و معدنیات دارد. اكنون به این سند معتبر تاریخی توجه فرمایید.

بوفون در جلد دوم این كتاب در صفحه 257 راجع به بوراكس چنین می‌نویسد:

بوراكس ملحی است كه از آسیا برای ما می‌آید، ولی محل اصلی و چگونگی تهیه آن به درستی بر ما معلوم نیست.

از اصفهان در 1764 به ما نوشته‌اند كه بوراكس قهوه‌ای رنگی كه از ایران به اروپا فرستاده می‌شود، از یك نوع سنگ نرم و خاكستری‌رنگ چربی گرفته می‌شود كه فقط در ایران و مغولستان، در دامنة كوه‌ها و مجاور مناطق سیل‌گیر وجود دارد. در آن نقاط، آب كف‌آلود شیری‌شكلی جاری می‌شود.

این سنگ‌ها را در مجاورت هوا قرار می‌دهند كه كم‌كم شكفته شده سطح ظاهری آن‌ها قرمز رنگ و گاهی مایل به سبز تیره و یا قهوه‌ای می‌گردد و آن را بوراكس خام یا سنگ بوراكس گویند. گاهی این ملح را از آب غلیظی به دست می‌آورند كه در گودال‌های خیلی عمیق، نزدیك به معادن مس در ایران جمع می‌شود.

مراحل تهیه و تخلیص بوراکس

«بوراكس را از دو بار متبلور كردن محلول كرنیت در آب به دست می‌آورند».

این طریقه، یعنی دو نوبت متبلور كردن را در اصطلاح شیمی، تبلور تدریجی گویند و برای تصفیة و تخلیص اكثر املاح به كار می‌رود

نكته دیگری که قابل توجه است، این است كه در كلیة كتاب‌های شیمی معدنی جدید نوشته شده است كه بوراكس را از سه منبع در طبیعت استخراج می‌كنند:

1. از آب‌های شور بعضی دریاچه‌هاو رسوب‌های زیادی كه بر اثر تبخیر آب این دریاچه‌ها به وجود می‌آید؛

2. رگه‌های بعضی كوه‌ها؛

3. از بعضی خاك‌های معدنی

 

                                          جلیقه ضد گلوله

کولار (به انگلیسی: Kevlar)‏ نام تجاری برای الیاف ساخته شده از پارا آرامید قوی و سبک که با دیگر آرامیدها مثل نومکس و تکنورا ارتباط دارد. به طور معمول بصورت نخ و یا پارچه‌های بافته شده و یا به عنوان یک بخش از مواد کامپوزیتی استفاده می شود.

در حال حاضر کولار استفاده‌های زیادی دارد اعم از تایر دوچرخه، بادبان‌های مسابقه تا محافظ بدن به علت اینکه نسبت استحکام به وزن آن زیاد است و به این ترتیب با وزن یکسان، ۵ برابر فولاد استحکام دارد

جليقه هاي ضد گلوله سبك از فلز ساخته نشده اند بلكه از بافت هاي فيبري كه قابل دوخت بر روي جليقه و ديگر لباس هاي سبك مي باشد ساخته شده اند.

بنابراين مي توان بر ضخامت فلزات زره هاي سنتي افزود ولي بنابراين براي شخص تن كننده بسيار سنگين و طاقت فرسا مي گردد.مهندسين در دهه ۱۹۶۰ يك جليقه ضد گلوله و مناسب را ساختند كه بر خلاف زره هاي سنتي بسيار راحت بود.

جليقه هاي ضد گلوله سبك از فلز ساخته نشده اند بلكه از بافت هاي فيبري كه قابل دوخت بر روی جليقه و ديگر لباس هاي سبك مي باشد ساخته شده اند.

جليقه هاي ضد گلوله امروزي، به دو نوع تقسيم مي شود:

- جليقه هاي ضد گلوله سخت

- جليقه هاي ضد گلوله نرم

جليقه هاي ضد گلوله سخت از صفحه هاي فلزي و يا سراميكي ضخيم ساخته مي شوند و به اندازه كافي براي انحراف گلوله و ساير سلاح ها مقاومند. مواد بكار رفته در اين جليقه ها، گلوله ها را با همان نيرويي كه به داخل در حال وارد شدن است به خارج هل مي دهند. به اين ترتيب جليقه غير قابل نفوذ خواهد بود.

جليقه هاي ضد گلوله سخت حفاظت بيشتري را نسبت به جليقه هاي ضد گلوله نرم ايجاد مي كنند ولي طاقت فرساتر هستند.

جليقه هاي ضد گلوله نرم مفهوم گيج كننده اي است. چگونه ممكن است يك تكه لباس گلوله را متوقف كند؟ روش كار اين جليقه ها بسيار ساده است. در درون اين جليقه ها يك ماده ضد گلوله قرار دارد كه در حقيقت يك توري بسيار قوي است. براي درك چگونگي عملكرد آن، تور دروازه فوتبال را در نظر بگيريد.

معروف ترين ماده اي كه در ساخت جليقه هاي ضد گلوله به كار مي رود، اليافي به نام KEVLAR است. Kevlar اليافي سبك وزن است كه ۵ برابر مقاوم تر از يك تكه فولاد، در همان وزن است زماني كه اين ماده به صورت يك تور متراكم در مي آيد، مي تواند نيروي زيادي را جذب كند. به منظور جلوگيري از رسيدن گلوله به سطح بدن، جليقه ضد گلوله بايد برخلاف ضربه مستقيمي كه گلوله وارد مي كند، عمل كند.

چرا جليقه هاي ضد گلوله از صفحه هاي سراميكي ساخته مي شوند؟

كاشي هاي حمام از جنس سراميك ساخته مي شوند و بسيار شكننده و نازك هستند. چرا براي جليقه هاي ضد گلوله مناسب هستند. امروزه هزاران ماده مختلف به عنوان سراميك مشخص شده اند. سراميكي كه در جليقه هاي ضد گلوله به كار ميروند آلومينا (Alumina) نام دارد كه داراي فرمول شيميايي AL203 است. آلومينا از ياقوت كبود ساخته مي شود و جسم بسيار سختي است. همچنين مي توان صفحه هايي بسيار محكمي را يافت كه از پلاستيك پلي اتيلن ساخته شده اند كه از سراميك ضخيم تر و مشبك ترند اما به سختي و محكمي آن نيستند ولي سبك ترند.

در گذشته Kevlar رايج ترين نوع الياف براي ساختن جليقه هاي ضد گلوله بود ولي امروزه مواد ديگري به كار گرفته شده است كه در دسترس ترين آنها، Vectran نام دارد و حدودا دو برابر مقام تر از Kevlar و ۵ تا ۱۰ برابر مقاوم تر از فولاد است.

يك نوع الياف ديگر كه اخيرا رايج شده،ابريشم عنكبوت نام دارد. بر روي بزها كارهاي ژنتيكي انجام شد تا بتوان از آنها در توليد جزء شيميايي ابريشم عنكبوت استفاده نمود. ماده حاصله Biosteel نام گرفت. يك رشته از Biosteel 20 برابرمقاوم تر از فولاد است.

الياف ديگري وجود دارد كه Carbon nanotubes ناميده مي شود و گفته مي شود كه حتي از ابريشم عنكبوت نيز مقاوم تر است نخ Carbon nanotubes هنوز هم كمياب است و قيمت كنوني اين الياف براي هر گرم ۵۰۰ دلار است. كه به مرور زمان اين قيمت ها نزول پيدا خواهند كرد و اين نوع الياف، به عنوان الياف، بادوام در جليقه هاي ضد گلوله به كار خواهند رفت.

بررسی بر روی كارايی پوشش ها در برابر سلاح های گرم به طور چشم گيری تا جنگ داخلی آمريكا ، جنگ جهانی اول ودوم ادامه يافت تا در سال 1940 با تحول در صنعت پلاستيک جليقه هايی با كارآيی مطلوب توليد شد كه توسط افراد نظامی ومجريان قانون مورد استفاده قرار گرفت.

اين جليقه ها از جنس نايلون (Ballistic Nylon) همراه با لايه هايی از الياف شيشه ، فولاد ، سراميک ، تيتانيوم ، Doron وكامپوزيت هايی  از جنس الياف شيشه و سراميک تهيه شد كه كامپوزيت ها از كارايی بهتری برخوردار بودند. از اين نوع نايلون تا سال 1970 برای تهيه جليقه های ضد گلوله استفاده می شد. در سال 1965 شركت  Du pont اليافی را از پليمر مايع پلی پارا فنيل ترفتالاميد با نام تجاری كولار (از خانواده آراميد) توليد و از آن پارچه توليد كرد. در ابتدا كولار در صنعت لاستيک سازی و سپس در توليدات گوناگونی مثل طناب و واشر و قسمت های مختلف هواپيما و قايق استفاده گرديد.

در سال 1971 الياف كولار را به عنوان جايگزين الياف نايلون Lester Shubin حجيم بالستيک در جليقه های ضد گلوله معرفی كرد. در حال حاضر اين ليف يكی از مهمترين الياف مورد استفاده در توليد اين نوع پوشاک می باشد.

در سال 1989 شركت َAllied signal رقيبی را برای الياف كولار به نام Spectra به بازار عرضه كرد. در ابتدا از اين الياف برای توليد بادبان كشتی و در حال حاظر از منسوج بی بافت حاصل از آن برای تهيه جليقه ضد گلوله استفاده می گردد. الياف پلی اتيلن بسيار سبک و دارای مقاومت زياد مي باشند.

نحوه توليد قطعه جلوی جليقه:

براي توليد الياف كولار ، ابتدا پليمر پلی پارافنيلن ترفتالاميد در آزمايشگاه توليد می شود. طی فرآيندی به نام  پليمريزاسيون ، مولكول ها به صورت زنجير بلند در می آيند. كريستال مايع حاصل از رشته ساز عبور كرده و پس از عبور از محيطی خنک توسط آب اسپری شده و پس از پيچش روی بسته برای مرحله بافت تابيده می شود. پارچه كولار دارای بافت ساده يا تافته است.

نحوه توليد قطعه جلوی جليقه:

براي توليد الياف كولار ، ابتدا پليمر پلی پارافنيلن ترفتالاميد در آزمايشگاه توليد می شود. طی فرآيندی به نام  پليمريزاسيون ، مولكول ها به صورت زنجير بلند در می آيند. كريستال مايع حاصل از رشته ساز عبور كرده و پس از عبور از محيطی خنک توسط آب اسپری شده و پس از پيچش روی بسته برای مرحله بافت تابيده می شود. پارچه كولار دارای بافت ساده يا تافته است.

آلیاژهای حافظه‌دار دسته‌ای از مواد هوشمند هستند که نسبت به تغییر ویژگی‌های محیط اطرافشان واکنش نشان

می‌دهند. این مواد را حافظه‌دار می‌نامند زیرا می‌توان آنها را به هر شکلی در آورد و سپس با یک عامل خارجی (مانند

گرم کردن یا جریان الکتریسیته) به حالت اولیه‌ برگرداند. به همین دلیل گفته می‌شود که این مواد شکل اولیه خود را به

خاطر می‌آورند. از این خاصیت، می‌توان در زمینه‌های مختلفی همچون پزشکی، انرژی، الکترونیک، هنر و ... استفاده

نمود.

یکی از شناخته شده‌ترین آلیاژهای حافظه‌دار، نیتینول است. این ماده که بیشتر به شکل سیم مورد استفاده قرار میگیرد .

اولین بار در سال 1962 میلادی به طور تصادفی در آزمایشگاه نیروی دریایی امریكا کشف شد. نیتینول از دو نوع اتم

تشکیل شده: اتم‌های نیکل و اتم‌های تیتانیوم.

این اتم‌ها در الگوی منظمی (یک چیدمان مشخصی) که ساختار کریستالی نامیده می‌شود، کنار یکدیگر قرار می‌گیرند.

بسیاری از جامدات یک ساختار کریستالی مشخص دارند، اما نیتینول برخلاف سایرین دو ساختار کریستالی دارد که

فازهای جامد نامیده می‌شوند. در دماهای پائین اتم‌های نیتینول به یک الگو کنار یکدیگر قرار می‌گیرند (که مارتنسیت

نامیده می‌شود) و در دمای بالا به الگوی دیگری (که آستنیت نامیده می‌شود) درمی‌آیند. زمانیکه شما نیتینول را حرارت

می‌دهید، در واقع به اتم‌های آن انرژی داده‌اید تا از ساختار مارتنسیت به آستنیت تغییر حالت دهند و زمانیکه آن‌را سرد

می‌کنید، به ساختار قبلی برمی‌گردد. از نگاه اتمی، اتم‌ها تنها اندکی جابه‌جا شده‌اند، اما این جابه‌جای اندک تغییر

زیادی در رفتار و عملکرد ماده ایجاد می‌کند. در دماهای پایین، نیتینول نرم است و به آسانی کشیده می‌شود و در

دماهای بالا، این ماده سخت و ارتجاعی است.

بتن وانواع آن

بتن را از نظر وزن مخصوص مى توان به سه دسته تقسیم نمود1-. بتن معمولى،2- بتن سبک 3- بتن سنگین. لیکن این تقسیم بندى فراگیر نبوده و خواص و کاربردهاى متعدد گونه هاى مختلف بتن ها را در بر نمى گیرد

بتن سبک عبارتست از: بتنى که وزن مخصوص آن بطور محسوسى کمتر از وزن مخصوص بتن معمولى است و با سنگدانه هاى طبیعى یا شکسته ساخته مى شود. بتن سبک اغلب به عنوان جایگزینى مناسب و مکمل براى بتن معمولى وبه منظور کاهش وزن سازه به کار مى رود، هر چند مقاومت فشارى نهایى آن، در مقایسه با بتن هاى معمولى مقدار کمترى است.ز از آنجا که جرم حجمى در بتن سبک معیار اصلى شناسایى آنست، اکثر استانداردها و آئین نامه هاى جهانى، حد بالاى جرم حجمى خشک بتن سبک را حدود ۱۹۰۰ الى ۲۰۰۰ کیلو گرم بر متر مکعب و حد پایین جرم حجمى بتن سبک را حدوداً ۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب قید نموده اند. راهنماى بتن سبکدانه انجمن بتن آمریکا (ACI ) در تقسیم بندى براساس زمینه هاى کاربرد آن تقسیم بندی شده اند.

براى ساخت بتن هاى سبک سازه اى مورد استفاده هستند، عبارتند از:شیل، رس و اسلیت منبسط شده در فرایند کوره دوار،فرایند تفتیدن ،سرباره هاى منبسط شده،پوکه هاى معدنى، پوکه هاى صنعتى، خاکستر بادى تفتیده.

تأمین مقاومت فشارى معادل ۲۷ نیوتن بر میلى متر مربع و بیشتر با بعضى از این سنگدانه ها امکان پذیر است. شرایط سایر سنگدانه ها نیز طورى است که قادر به حصول حداقل مقاومت فشارى مقرر شده براى بتن سبک سازه اى (یعنى ۱۷ نیوتن بر میلى متر مربع) مى باشند. مقاومت بتن هاى دانه سبک، تابعى از جرم مخصوص آنها است. باید توجه داشاین نوع بتن از لحاظ وزن مخصوص و مقاومت فشارى در محدوده بتن هاى سبک سازه اى و بتن هاى سبک غیرسازه اى قرار دارد، بگونه اى که مقاومت فشارى آن ها بین ۷ الى ۱۷ نیوتن بر میلیمتر مربع و جرم مخصوص آنها ۸۰۰ الى ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب مى باشد. بتن هاى سبک نیم سازه اى با سنگدانه هاى تولید شده از روش هاى تکلیس (آهکى شدن)، سنگدانه کلینکر، محصولات منبسط شده اى نظیر سرباره هاى منبسط شده، خاکستر بادى، شیل و اسلیت یا سنگدانه هاى تولیدى از مصالح طبیعى، مانند پوکه سنگ آذرین، سنگ هاى آذرین متخلخل یا توف، ساخته مى شوند. جرم مخصوص بتن تولید شده با سنگدانه هاى فوق، بین ۸۰۰ الى ۱۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب مى باشد. با تجدید نظر و اصلاح ترکیبات تشکیل دهنده بتن هاى سبک، مى توان ساخت بتن هاى نیمه سازه اى را با سنگدانه هایى نظیر پرلیت، الیاف پلى استایرن و کف هاى اسفنجى گسترش داد. مقاومت بتن به طور معمول تابعى است از وزن مخصوص آن.کاربرد مواد افزونى نظیر تسریع کننده ها و روان کننده ها (مواد کاهش دهنده آب)، مى تواند در تغییر مقاومت بتن هاى ساخته شده با سنگدانه هاى مذکور مؤثر باشد

ج- بتن سبک غیرسازه اى: این بتن براى مقاصد پرکننده و عایق بندى حرارتى و جدا کننده هاى سبک (تیغه هاى جداساز و عایق هاى صوتى در کف) مورد استفاده قرار مى گیرند. داراى جرم مخصوصى کمتر از ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب بوده و با وجود جرم مخصوص کم، مقاومت فشارى آن مى تواند تا ۷ نیوتن بر میلیمتر مربع باشد. مزیت عمده این نوع بتن عبارتست از، کاهش هزینه لازم براى تهویه گرمایى یا سرمایى فضاها و کاهش انتقال صوت بین طبقات و فضاهاى ساختمان. بتن هاى سبک غیرسازه اى

 2-بتن سنگین
در ساخت بتن سنگین به جاى شن و ماسه از خرده هاى فولاد، چدن و یا سولفات باریم استفاده مى شود. کاربرد اینگونه بتن بارى جلوگیرى از تشعشع اشعه X و Y و غیره بوده و اصولاً براى سازه هاى مربوط به تأسیسات اتمى و یا هر جا که امکان تشعشعات رادیواکتیو وجود دارد از اینگونه بتن استفاده مى شود. وزن مخصوص بتن سنگین حدود ۵/۱ تا ۵/۲ برابر وزن مخصوص بتن معمولى است. براساس تعریف موسسه ACI آمریکا بتن سنگین، بتنى است که اساساً داراى وزن مخصوص بزرگترى نسبت به بتن هاى ساخته شده با سنگدانه هاى معمولى مى باشد، و معمولاً با استفاده از سنگدانه هاى سنگین تهیه شده و به طور ویژه به عنوان سپر محافظ در مقابل تشعشع به کار مى رود. هر چند که سپرهاى محافظ در مقابل تشعشع کاربرد اصلى بتن هاى سنگین هستند، لیکن در ساخت وزنه هاى تعادلى (بتن هاى وزنى) و یا در مواردى که نیاز به افزایش بار مرده سازه، بدون افزایش حجم هستیم، نیز مورد استفاده مى باشند. هنگامى که بحث از بتن سنگین است، منظور بتنى با جرم مخصوص بیش از ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب مى باشد، که براساس نوع و اندازه سنگدانه مصرفى و شیوه تراکم و تخلیه، مى تواند جرم مخصوص بیش از ۶۴۰۰ کیلوگرم برمتر مکعب داشته باشد.بتن سنگین همواره هزینه ساخت بیشترى نسبت به بتن هاى معمولى دارد

بتن سبک سازه ای

بتنهای سبک سازه ای بتنهایی هستند که علی رغم دارا بودن چگالی کمتر از 2000 کیلوگرم بر مترمکعب، مقاومت فشاری بیش از 17 مگاپاسکال دارند. ساخت این بتنها صرفا با استفاده از سنگدانه های سبک و مقاوم امکان پذیر است. تمام بتنهای سبک سازه ای از خانواده بتن های سبکدانه می باشند که در آن برای کاهش وزن مخصوص بتن از سنگدانه های سبک استفاده شده است. به این دلیل بعضا از عبارات بتن سبکدانه و بتن سبک سازه ای برای بیان یک مفهوم استفاده می شود. در بتن‌های سبکدانه سازه‌ای از سنگدانه‌هایی استفاده می‌شود که بتن ساخته شده مقاومتی بیش از 17 مگاپاسکال و جرم مخصوصی کمتر از 2000 کیلوگرم بر مترمکعب را دارا باشد. سنگدانه‌هایی که این شرایط را عموماً برآورد می‌کنند و طبق استاندارد ASTM-C330 برای ساخت بتن سبک سازه‌ای مورد استفاده قرار می گیرند، عمدتا عبارتند از:

الف) شیل، رس و اسلیت منبسط شده در کوره‌ی دوار

ب)سنگدانه هایی که از فرآیند های کلوخه ای شدن به دست می آیند

ج) سرباره‌های منبسط شده

د) پوکه‌های معدنی

هـ) پوکه‌های صنعتی

و) خاکستر بادی ته نشین شده

اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه :

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه به دست نیاید ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند . مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس ، دی اکسید بور ، پنتا اکسید فسفر که از هـر یک به تنهایی می توان شیشه تهیه کرد .

گداز آورها :

کربنات سدیم ، کربنات پتاسیم و خرده شـیشـه ، سـیلـیکات سدیم و سـلـیـس با گدارآورها می باشند در آب حل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می کنند به هـمین عـلـت است که اغلب شیشه های مصرف شده در گـلخانه پس از چند سال کدر می شوند و نور از آن ها به خوبی عـبور نمی کند .

تثبیت کننده ها :

برای آن که مقاومت شـیشـه را در مقابل آب وهـوا ثابت کنیم باید اکسـیدهای دوظرفـیتی باریم ، سرب ، کـلسیم ، مـنـیزیم و روی به مـخـلـوط اضافه کنیم که به این عـناصر ثابت کـننده می گـویند .

تصفـیه کننده ها :

تصفیه کننده ها موجب کاستن حباب هوای که وجود در شیشه می شوند و بر دو نوع اند :

1 ) فـیزیکی : سولفات سدیم ، کلرات سدیم با ایجاد حباب های بزرگ ، حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند .

2 ) شیمیایی : املاح آرسنیک و آنتیموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند .

تا اینجا به مواردی اشاره کردیم که عدم وجودشان در مواد اولیه باعـث از بین رفتن مرغـوبیت کالا می شد . حال چند ماده دیگر که به نوعـی در تولید شیشه سهیم هستند ، اشاره می کنیم

افزونی ها :

1 ) استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم ( گدارآور ) که در اثر حرارت به سدیم اکسید و  بورم اکسید  تجزیه می شود و در واقع به جای هر دو ماده عمل می کند .

2 ) استفاده از نیترات سدیم برای از بین بردن رنگ سبز شیشه ( ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود .

3 ) استفاده از اکسید منگنز که باعـث مقاومت بیشتر در مقابل عـوامل جوی و شفاف تر شدن شیشه می شود .

4 ) استفاده از اکسید سرب به جای  کلسیم اکسید برای ساختن شیشه های مرغـوب بلور که باعـث درخشندگی شیشه می شوند .

5 ) برای ساختن بلور مرغـوب از اکسـید نقـره اسـتفاده می کنند .

6 ) اسـتفاده از فلدسپار که باعـث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود .

7 ) برای این که شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد ، ترکیباتی از فـسـفـات به آن می افزایند .

8 ) استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد .

9 ) استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی .

10 ) اکسید سزیم برای جذب پرتوفروسرخ و اکسیدبر ، برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نمونه از عـناصر تشکیل دهنده که عـمومیت بیشتری دارند در زیر ذکر می کنیم .

ترکیبات (1) : اکسید سیلیسیم حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پر اکسید سـدیم تا 15 درصد و اکسـید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسـید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عـناصر دیگر چون آهن(ш) اکسید ، آلومینیوم اکسید ، منیزیم اکسید ، تیتانیم فسفید ، سیلیسیم تری اکیسد .

ترکیبات (2) : اکسـید سـیـلـیـسـیـم در حدود 73 درصد ، اکسـید سـدیم 15 درصد ، اکسـید کـلـسـیم 55/5 درصد ، اکـسـید منیزیم 6/3 درصد ، اکـسـید آلـومـیـنـیـوم 5/1 درصد ، اکـسـید بور و اکـسـید پتاسـیم هر کدام 4/0 درصد ، اکـسـید آهن و اکـسید سـیلـیـسـیم 6 ظرفـیتی هـریک 3/0 درصد .

عـلاوه بر موارد بالا هـمـیشـه مـقـداری خرده شـیشـه نیز با این مواد وارد کوره می گـردد .

شیشه های رنگی 1

انواع شیشه و کاربرد آن ها :

شـیشـه به اشکال مختلف مورد اسـتفاده قرار می گیرد . در ساخت وسایل تزیینی مانند گل ، تابلو و ... ، در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه چون : لیوان ، بطری و ... و در پایان در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مخـتـلـفی دارد که عـمده ترین آن به عـنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف از شامل : شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و ... . وجود دارد. خم چنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد .

شیشه رنگی :

به دو طریق می توان شیشه رنگی به دست آورد .

1 . با افـزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه . برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهند و رنگ آبی پر رنگ به وسیله اکسید کبالت به دست می آید . رنگ زرد با افزودن اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می شود .

2 . شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فـرومی کنند تا دو روی آن رنگی شود . شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاه ها ، آزمایشگاه ها و ساختمان های صنعتی به کار می روند .

شیشه ضد آتش ( پیرکس )

همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند ، مقدار زیادی اکـسـید بوریک به کار می رود و سـیلـیس آن ها از انواع شیـشـه های معمولی بیشتر است . معمولا از آن ها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاق ها استفاده می نماید .

شیشه مسطح

این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی ، میان شیشه می سازند و بیشـتر برای درهای ورودی ، کارگاه ها ، موتورخانه ها ، آسانبرها و هـر جایی که خطر شکـسـتن و فرو ریختن شیشه وجود دارد ، استفاده می نمایند .

شیشه دو جداره ( مضاعف )

این نوع شیشه از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درز های آن ها هوابندی شده است و فضای بین آن ها با مواد خشک کننده ای مانند ســیـلــیکــاژل پر و یا  در بعضی از موارد بین دو لایه خلا ایجاد می شود . این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست در بسیاری از ساختمان ها مانند فرودگاه ها ، هتل ها و بیمارستان ها به کار می رود .

شیشه سوکریت

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده شده و بعد به طور ناگهانی و تحت شرایط خاص و نظارت شده ای سـرد می شود . این عمل باعث کاهش افزایش مقاومت شیشه ( حدود 3 الی 5 برابر ) در مقابل ضربه و نیز شوک های حرارتی می شود . این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیسـتند . از این نوع شـیشـه در ویترین فروشگاه ها ، درهای شـیشـه ای  و پنجره های جانبی خودروها استفاده می شوند .

شیشه نشکن

این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که به وسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارات و فشار به هم متصل می شوند . همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی به کار برده می شوند . وقتی که این شیشه ها می شکنند ، خاصیت کشسانی نایلون ، مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می شود . از جمله کاربردهای این نوع شیشه ها در خودرو ها و ویترین مغازه هایی که اشیا گران قیمت می فروشند استفاده می گردد . ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند .

شیشه انعکاسی  ( بازتابنده ) ( ریفلکس )

در این نوع شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت و از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت ، پوشانده می شود . این نوع شیشه ها ، نور خورشید رامنعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثرند . اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم شیشه کاملا شفاف خواهد بود . شب ها پدیده مذکور برعکس است یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است این شیشه با انعکاس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش خورشید را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه باعث صرفه

 

 

 

 

 

 

 

 

نظرات شما عزیزان:

موضوعات مرتبط: مطالب آموزشی(آموزش دروس و ...) ، ،
برچسب‌ها: