ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Υλικά Ι. Ενότητα 1: Εισαγωγή. Δημήτρης Παπάζογλου Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Υλικά Ι Ενότητα 1: Εισαγωγή Δημήτρης Παπάζογλου Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών

2 Άδειες Χρήσης - Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται στην άδεια χρήσης Creative Commons και ειδικότερα Αναφορά - Μη εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγο Έργο v. 3.0 (Attribution Non Commercial Non-derivatives) - Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Κρήτης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

4 ΤΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΔΛΛΟΝ Ι ΠΑΝΔΠΙΣΗΜΙΟ ΚΡΗΣΗ ΣΜΗΜΑ ΔΠΙΣΗΜΗ ΚΑΙ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΛΙΚΩΝ

5 Ιζηνξηθή Αλαδξνκή Ύιε ηνπ καζήκαηνο Παξαδείγκαηα Τιηθώλ/ Δθαξκνγέο Καηαζηάζεηο ύιεο Μηα πρώηε γλωρηκία: κέηαιια, θερακηθά, ποισκερή, βηο-σιηθά, εκηαγωγοί, ζύλζεηα σιηθά Βαζηθά ζηνηρεία δνκήο αηοκηθά ταραθηερηζηηθά, περηοδηθός πίλαθας, δεζκοί, ελέργεηες δεζκώλ, παθεηάρηζκα ηόληωλ, θρσζηαιιηθή δοκή Βαζηθά ζηνηρεία ηδηνηήηωλ κεταληθές, ζερκηθές, ειεθηρηθές Μέηαιια, θερακηθά, πιαζηηθά Βηβιηνγξαθία Σεκεηώζεης καζήκαηος: W. D. Callister, Materials Science and Engineering, Willey (2001) Δηδάζθωλ: Δεκήηρες Παπάδογιοσ Β-110 (ΙΤΕ), Τει ,

6 1 Ιζηνξηθή εηζαγωγή

7 Δπνρέο ηωλ πιηθώλ

8 Αρχι των κεραμικών ~ π.χ. Πυρόλικοσ, θ μαγικι πζτρα ςμιλεφεται εφκολα Ππξόιηζνο, V. Mourre/ CC-BY-SA-3.0 Δπνρέο ηωλ πιηθώλ Ειςαγωγι των μετάλλων Ακατζργαςτοσ χρυςόσ και χαλκόσ χρθςιμοποιοφνται για πρώτθ φορά Σφυρθλάτθςθ και φωτιά Πρώτθ επεξεργαςία του χαλκοφ με χριςθ φωτιάσ και ςφυρθλάτθςθσ Υξπζόο, Didier Descouens/ CC-BY-SA-3.0 Υαιθόο, User:Jurii / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-3.0 Υάιθηλα εξγαιεία (Γθίδα), Einsamer Schütze / CC-BY-SA-3.0 ~5500 π.χ. ~5000 π.χ. Επεξεργαςία υλικών Λιώςιμο και χφςιμο μετάλλων Ξεκίνθμα επεξεργαςίασ και διαμόρφωςθσ υλικών Μηλωηθό θόζκεκα, User:Apeto / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-3.0 ~4000 π.χ.

9 Αρχι τθσ μεταλλουργίασ ~3500 π.χ. Αναγωγι χαλκοφ από μεταλλεφματα χαλκοφ Δπνρέο ηωλ πιηθώλ Παραςκευι κραμάτων Χριςθ του Μπροφτηου. Παραςκευι κραμάτων για βελτίωςθ ιδιοτιτων των μετάλλων Αρχι χριςθσ ςιδιρου Υάιθηλν Δηδώιην (Λεσθωζία), Gerhard Haubold / CC-BY-SA-3.0 ~3000 π.χ. Μπξνύηδηλν ακαμίδην (Κύπξνο) User:Udimu / Wikimedia Commons / CC-BY-SA-3.0 ~1450 π.χ. Εμφάνιςθ και επεξεργαςία του ςιδιρου Κξάλνο User:Rama/ Wikimedia Commons, Cc-by-sa-2.0-fr

10 Παραγωγι ατςαλιοφ Πατζντα του Sir Henry Bessemer κάνει τθν παραγωγι ατςαλιοφ ςε μεγάλθ κλίμακα πολφ φκθνότερθ Sir Henry Bessemer 1855 μ.χ. Δπνρέο ηωλ πιηθώλ Παραγωγι αλουμινίου Η μζκοδοσ του Hall για τθν παραγωγι αλουμινίου ζκανε το αλουμίνιο φκθνό καταςκευαςτικό υλικό Παραγωγι Nylon Παραγωγι του Nylon. Στακμόσ ςτθν ιςτορία των πλαςτικών Μεηαηξνπέαο Bessemer Wallace Hume Carothers 1886 μ.χ. Hall Héroult industrial cell User: User:Kashkhan / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0 Nylon 6,6 3D structure User:YassineMrabet / Wikimedia Commons, CC-BY-SA μ.χ.

11 Πυρίτιο 1950 μ.χ. Μικροθλεκτρονικι Δπνρέο ηωλ πιηθώλ Κνκκάηη θαζαξνύ Ππξηηίνπ User: Jurii / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0 silicon wafer Clean room Φωηνβνιηαηθά κε πνιύθξπζηαιιηθν ππξίηην Georg Slickers / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0 «Μαύξν» Ππξηηίν Christoph Kubasch / Wikimedia Commons, CC- BY-SA-3.0 Μνλνθξύζηαιινο Ππξηηίνπ Massimiliano Lincetto / Wikimedia Commons, CC- BY-SA-3.0 Μλήκε EPROM User: Zephyris / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0

12 Νζα υλικά Σιμερα Nανοτεχνολογία, Φωτονικά υλικά, Mετα-υλικά Δηθόλα SΣM ελόο λαλνζωιήλα άλζξαθα Taner Yildirim (NIST) Νέα πιηθά Οπηηθή ίλα θωηνληθώλ θξπζηάιιωλ (left) The diameter of the solid core at the center of the fiber is 5 µm, (right) the diameter of the holes is 4 µm (US NRL.) Δηθόλα SEM λαλνζωιήλωλ άλζξαθα User: Materialscientist / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0 Γξαθέλην (Graphene) (Nobel Price 2010) left-handed metamaterial array configuration NASA Glenn Research Κξπζηαιιηθή δνκή ηνπ Γξαθελίνπ User: AlexanderAlUS / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0

13 2 Ση είλαη ύιε;

14 Καηαζηάζεηο ηεο ύιεο ηεξεά Τγξά Αέξηα

15 ηεξεά Έρνπλ ζπγθεθξηκέλν: ρήκα όγθν Γελ ζπκπηέδνληαη εύθνια

16 Μνληέιν ηεξεώλ Σα ζωκαηίδηα: Βξίζθνληαη πνιύ θνληά κεηαμύ ηνπο ηεξεά Αζθνύλ ηζρπξέο ακνηβαίεο δπλάκεηο Γελ κεηαθηλνύληαη ειεύζεξα από ην έλα ζεκείν ζην άιιν Γνλνύληαη ζε θαζνξηζκέλεο ζέζεηο

17 Καηεγνξίεο ηεξεώλ Κξπζηαιιηθά ηεξεά Πεξηνδηθά επαλαιακβαλόκελε δνκή ζε ηξεηο δηαζηάζεηο από ηελ κία άθξε ηνπ ζηεξενύ ωο ηελ άιιε Γνκή θξπζηαιιηθνύ SiO 2 Υαιαδίαο (θξπζηαιηθό SiO 2 ) Didier Descouens/ Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0

18 Καηεγνξίεο ηεξεώλ Πνιπθξπζηαιιηθά όρια κόκκων ηεξεά Πνιιέο θξπζηαιιηθέο πεξηνρέο (θόθθνη) ηπραία ηνπνζεηεκέλεο Γνκή πνιπθξπζηαιιηθνύ πιηθνύ Πνιπθξπζηαιιηθό θξάκα Fe-Si User:Zureks / Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0

19 Καηεγνξίεο ηεξεώλ Άκνξθα ηεξεά Σπραία δνκή ρωξίο θακηάο κνξθήο «ηάμε» ζε επξεία θιίκαθα Γνκή άκνξθνπ SiO 2 (γπαιί) User:Jdrewitt / Wikipedia:Public domain

20 Τγξά Έρνπλ ζπγθεθξηκέλν: όγθν Έρνπλ κεηαβιεηό: ζρήκα Ρένπλ Γελ ζπκπηέδνληαη εύθνια

21 Μνληέιν Τγξώλ Σα ζωκαηίδηα: Βξίζθνληαη θνληά κεηαμύ ηνπο (όρη όζν ζηα ζηεξεά) Τγξά Μεηαθηλνύληαη ειεύζεξα από ην έλα ζεκείν ζην άιιν Γνλνύληαη, πεξηζηξέθνληαη ειεύζεξα

22 Αέξηα Έρνπλ κεηαβιεηό : όγθν ζρήκα Ρένπλ πκπηέδνληαη εύθνια Γηαρεόκελνο θαπλόο ζε αέξα User:Macluskie / Wikipedia:Public domain

23 Μνληέιν Αεξίωλ Σα ζωκαηίδηα: Βξίζθνληαη πνύ καθξηά ην έλα από ην άιιν Αέξηα Μεηαθηλνύληαη ειεύζεξα από ην έλα ζεκείν ζην άιιν Γνλνύληαη, πεξηζηξέθνληαη ειεύζεξα Γελ ππάξρεη θακηά κνξθή νξγάλωζεο

24 Βαζηθά κεγέζε Ππθλόηεηα: μάζα όγκος πως τα μετράμε; 1 kg λεξό αινπκίλην ραιθόο

25 Σππηθέο ηηκέο ηεξεά Τγξά - Αέξηα Πυκνότητα (gr/cm 3 ) Ππθλόηεηα Στοιχείο Στερεό Υγρό Αέριο Αργό Ar Άηωτο N Οξυγόνο O

26 Τέλος Ενότητας