Powszechne mity o materiałach na codzień i od święta

Jako inżynier materiałowy muszę zauważyć,że niestety w potocznym życiu ludzie generalnie mało orientują się jeśli chodzi o proste drobiazgi związane z materiałami obecnymi i wykorzystywanymi codziennie. Dzisiaj więc kilka uwag, na temat powszechnych błędnych wyobrażeń i mitów:

  • Na stronie geekweek ukazała się kolejna „lista 10 najdroższych materiałów”. Powiedzmy szczerze, jak zwykle (widziałem sporo takich list) lista ta jest co najmniej tendencyjna, bowiem nie ma na niej choćby nanorurek węglowych, które wciąż są dość drogie. Owszem, niektóre rodzaje nanorurek bywają już tańsze niż złoto, ale…
  • Są osoby, którym wydaje się,że naczynia żaroodporne mogą być położone na bezpośrednim ogniu kuchenki gazowej. Bo skoro „odporne”… No niestety, osobą taką była niestety ostatnio i moja matka. Efekt był łatwy do przewidzenia – naczynie jednak pękło. Przypominam zatem osobom, które tego nie wiedzą – szklane „naczynia żaroodporne” mają podwyższoną odporność na wysokie temperatury, lecz wciąż mogą popękać, jeśli temperatury są zbyt wysokie. To samo tyczy się też „nietłukących” naczyń i szklanek. Można je potłuc, trzeba się tylko „bardziej postarać”. Warto o tym pamiętać.
  • Niektórzy mówią, że metale takie jak aluminium są odporne na korozję. Czyżby ? Tu też odpowiednio „starając się” można spowodować problem. Aluminium jest owszem odporne na korozję w środowiskach przemysłowych,ale np w ziemi (mogącej mieć nieodpowiednie PH) czy stykając się z większością metali (korozja elektrochemiczna) ,narażając je na styczność z chlorkami itd – i aluminium może skorodować. Inne metale też. Nie ma metali odpornych na korozję w każdych warunkach.
  • Właśnie przez korozję elektrochemiczną, przynajmniej w starszych komputerach nie było wskazane, by łączyć bezpośrednio elementy o stykach złotych i miedzianych. Czy obecnie wciąż takie rzeczy się robi ? Nie wiem na pewno jak w elektronice
  • Nie wszystkie materiały biodegradowalne lub kompostowalne są ok. Niektóre starsze torebki foliowe określane jako „biodegradowalne” zawierały dużo toksycznych metali ciężkich. Torebki te jednak zostały zakazane przez Europejską dyrektywę 94/62 Art 11 dotyczącą odpadów opakowaniowych,więc raczej ich nie spotkamy.
  • Istnieje ponad 3500 rodzajów stali i setki tysięcy materiałów.Większość z nich powstała w obecnym dwudziestoleciu. Co roku powstaje co najmniej kilka tysięcy nowych materiałów. Ale „spokojnie”. Tylko nieliczne znajdą szerokie zastosowanie komercyjne.
  • Rtęć jest metalem (co prawda przejsciowym,ale jednak). Możliwe jest też uzyskanie stopów metali,które topią się w temperaturach spotykanych w codziennym życiu.
  • Lutowanie cyną ma poważną wadę w warunkach polarnych – zajście przemiany alotropowej w niskich temperaturach w fazę alfa,zwane zarazą cynową [Anglojęzyczna wikipedia]. Mogło to mieć tragiczne konsekwencje dla wyprawy polarnej Scotta i Wyprawy Napoleona na Rosję. Teoretycznie przemiana ta zachodzi już poniżej temperatury 13,2 oC, jednak jest szczególnym problemem w temperaturach poniżej zera.
  • Nowa „elektronika bezołowiowa” jest mniej mniej trwała,ze względu na powstawanie tzw. wąsów cynowych (ang. whiskers) [Wikipedia] [Artykuł] – jest to jedna z przyczyn, dla których współczesna elektronika psuje się szybciej.

Coś dłuższego ? Może przed nowym rokiem zdążę.Miłego świętowania.

Oczywiste twierdzenia na temat materiałów nie są oczywiste.

Większość osób uważa,że szkła są kruche i łatwo pękają.Nie jest to jednak prawda,ponieważ już w 2011 roku znano szło metaliczne na bazie palladu wytrzymalsze od stali. Mało tego. W świetle stosunkowo niedawnych badań z Lutego 2013 ,przeprowadzonych na uniwersytecie Yale teoretycznie istnieje specyficzna dla każdego szkła prędkość chłodzenia, od której  zależy czy szkło będzie kruche czy nie.Generalnie małe prędkości chłodzenia sprzyjają kruchości szkła.Co prawda możliwość uzyskania bardziej plastycznych szkieł jest raczej teoretyczna,ale – jest.

https://i0.wp.com/images.sciencedaily.com/2011/01/110110121709-large.jpg

Wspomniałem o szkłach metalicznych.Otóż właśnie.To wbrew pozorom nie jest nonsens,metal również oprócz swojej klasycznej postaci krystalicznej może być przeprowadzony w stan zeszklony. Potrzebna jest do tego odpowiednia prędkość chłodzenia,więc takie szkła raczej nie będą często tak kruche jak szyba.Choć być może…

W praktyce, co prawda to co nazywamy szkłami metalicznymi i szkłami fachowo określa się jako ciała amorficzne,tym niemniej mówimy tu w praktyce o tym samym obiekcie fizycznym. I oczywiście szkło naturalne, wbrew pozorom nie jest tak do końca amorficznym ciałem. Szkła metaliczne też tak do końca nie muszą. W praktyce czystość danej formy nie jest raczej naturalna.

Twierdzi się,że z natury szkło jest ciałem stałym. W istocie jeśli chodzi o stan skupienia – tak,jednak jeśli chodzi o strukturę, jest ono rodzajem zamarzniętego przechłodzonego płynu. Jest raczej ważne by używać określenia „zamarznięty” ze względu na „miejską legendę” z którą niektórzy walczą – wg której w długotrwałym okresie czasu szkło zachowuje się jak płyn. Otóż owszem – rodzaj płynu – jednak taki, który właściwie utracił zdolność płynięcia.To zresztą uproszczenie,a na zachowanie szkła takie jak samoistne płynięcie w dłuższych okresach czasu nie ma podobno mocnych dowodów. Ale szkło raczej różni się od innych ciał stałych, ponieważ w temperaturach bliskich zera bezwzględnego może się… topić,jak sugerują badania z 2011 opisane tutaj.

Czy zatem materiały mogą być szkliste, albo krystaliczne lub polikrystaliczne w swojej stałej postaci ? To też nie jest takie proste,choć naukowcom przez wiele lat wydawało się że tak właśnie jest.Niektóre materiały są np w formie Kwazikrystalicznej. Odkrycie kwazikryształów posiadających zabronioną przez klasyczną krystalografię i zabronioną przez warunek translacji 5-krotną (a także jak okazało się później i inne) oś symetrii było dość szokujące i uderzyło w klasyczny paradygmat inżynierii materiałowej.

I co np. z ciekłymi kryształami ? Być może posiadasz właśnie monitor ciekłokrystaliczny.One też nie są takimi klasycznymi kryształami.

Niektórym ludziom wydaje się,że „kryształy są piękne”. No nie wszystkie są aż tak piękne, kostki cukru czy kryształy insuliny np:

Kryształ insuliny - wikipedia

Innym popularnym mitem jest to,że im grubszy (i cięższy) materiał tym bardziej wytrzymały produkt. Nie jest tak do końca,i nie chodzi tu tylko o umocnienie materiału, czy zastosowanie lepszych materiałów lub ich kompozytów.W praktyce bowiem, bardzo cienkie warstwy (zaznaczam jednak: mówimy o skali dużo poniżej 1 milimetra,ba, często poniżej mikrona !)  potrafią być odporniejsze mechanicznie niż te grubsze. A jeśli chodzi o wytrzymałość materiałów, to pomimo najmniejszej aktualnie możliwej masy, aerożele mogą wytrzymać nacisk 4000 razy większy niż ich masa.

Cegła o masie 2,5 kg położona na ważącym 2 gramy aerożelu-wikipedia

Co prawda niestety, aerożele są bardzo kruche i mało odporne np. na skręcanie,niektórym z nich może zaszkodzić też woda,ale mimo wszystko ich zdumiewające właściwości mają znaczenie praktyczne.

I tym na dzisiaj kończę,niestety tego tematu nie da się wyczerpać jednym artykułem.Jedną książką zresztą też…