Από την πρώτη στιγμή που βρέθηκε ο άνθρωπος στη γή ,άρχισε να χρησιμοποιεί τα διάφορα υλικά που υπήρχαν γύρω του για να καλύψει τις ανάγκες του και να βελτιώσει τη ζωή του.Η τεχνολογία υλικών ασχολείται με τις ιδιότητες των υλικών με τα οποία κατασκευάζουμε τεχνουργήματα.
Τα πρώτα υλικά που χρησιμοποίησε ήταν αυτά που κάλυπταν τις διατροφικές του ανάγκες.Αμέσως μετά χρειάστηκε εργαλεία που θα τον βοηθούσαν στην εξεύρεση τροφής ,αλλά και να προστατευθεί από τις καιρικές συνθήκες και τους εχθρούς,οπότε αναζήτησε τα κατάλληλα υλικά στη φύση για να φτιάξει τα διάφορα εργαλεία.
- Λίθος .Τα λίθινα εργαλεία ήταν από συγκεκριμένα υλικά( τα πιο συνηθισμένα ήταν ο πυρόλιθος και ο οψιδιανός ,πλούσια σε πυρίτιο και τα δύο)
- Η χρήση των εργαλείων λίθινων συνεχίστηκε και στις επόμενες εποχές ,ακόμα και σήμερα υπάρχουν λίθινα εργαλεία πχ.μυλόπετρες
- Η χρήση των μετάλλων πιστεύω ότι έγινε με αυτή τη σειρά γιατι ο χαλκός θέλει μικρότερες θερμοκρασιες στο χυτήριο ή ίσως γιατι εκεί που αναπτύχθηκαν οι πρώτοι πολιτισμοί υπήρχαν μεγαλύτερες επιφανειακές στρώσεις χαλκού.
- Οι ημερομηνίες είναι ενδεικτικές για την Ευρώπη κυρίως και την Μεση Ανατολή και τις περιοχές της Βόρειας Αφρικής
Η λέξη χρυσός απαντάται στην ελληνική γλώσσα από τα αρχαία χρόνια. Εικάζεται, όμως, πως έχει χετιτική και κατά δεύτερο λόγο σημιτική προέλευση.
Το διεθνές χημικό σύμβολο Au προέρχεται από τη λατινική λέξη aurum, (λαμπερή αυγή) Με το μέταλλο αυτό οι αρχαίοι έφτιαχναν κυρίως κοσμήματα ,ενώ σήμερα χρησιμοποιείται στην ιατρική
και στην κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων( πχ.επαφές μικροτσίπ)
ΓΥΑΛΙ (5000 π.χ.)
Η ανακάλυψη του γυαλιού υπολογίζεται στο 5000 πχ. Το φυσικό γυαλί υπήρχε πάντα σαν στοιχείο της φύσης. Προέκυπτε όταν κάποια είδη πετρωμάτων έλειωναν σε πολύ υψηλή θερμοκρασία, συχνότερα κατά τις ηφαιστειακές εκρήξεις, και τα οποία στη συνέχεια ψύχονταν γρήγορα και στερεοποιούνταν. Το γυαλί ανακαλύφθηκε μάλλον τυχαία από τους Φοίνικες έμπορους που μετέφεραν λίθους στη Συρία γύρω στο 5000 πχ. Ο Πλίνιος περιγράφει πώς οι έμποροι αφού αποβιβάστηκαν στην ακτή, τοποθέτησαν τα μαγειρικά τους σκεύη στη φωτιά πάνω σε κομμάτια νιτρικού άλατος. Με την υψηλή θερμοκρασία της φωτιάς, τα κομμάτια του νιτρικού άλατος έλειωσαν, και αναμείχθηκαν με την άμμο της παραλίας. Με το σβήσιμό της το αποτέλεσμα ήταν μία θαμπή υαλόμαζα (κύριο συστατικό είναι το πυρίτιο Si)
Τα πρώτα γυάλινα αντικείμενα φτιαγμένα από τον άνθρωπο όπως μη διαφανείς γυάλινες χάντρες εμφανίζονται γύρω στο 3500 πχ, στην Αίγυπτο και την Μεσοποταμία. Τότε, οι Φοίνικες έμποροι και ναυτικοί διέδωσαν αυτή την τέχνη στα παράλια της Μεσογείου. Τα αρχαιότερα κομμάτια γυάλινων βάζων ανάγονται στον 160 αιώνα πχ και βρέθηκαν στη Μεσοποταμία και υπάρχουν αποδείξεις κι άλλων αρχαίων υαλουργικών δραστηριοτήτων που αναπτύχθηκαν ανεξάρτητα στις Μυκήνες, και την Κίνα. Το γυαλί ήταν για τους Ρωμαίους το αγαπημένο τους αόρατο κατασκεύασμα, αυτό που διασχίζεται από το φως και που μπορείς να βλέπεις τον κόσμο που υπάρχει πίσω του χωρίς να βλέπεις το ίδιο.
Η σύγχρονη επιστήμη δεν έχει έως σήμερα κατατάξει το γυαλί στα στερεά ή στα υγρά σώματα. Πρέπει να το θεωρήσουμε στερεό αν του αναγνωρίσουμε ότι δεν κυλάει όπως το νερό και λάδι αλλά πρέπει να το δεχθούμε ως υγρό γιατί στο δικό του μικρόκοσμο δεν παρουσιάζει την κρυσταλλική δομή των στερεών σωμάτων. Είναι ένα παράξενο στερεό-υγρό.
ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΠΟΧΗ 19ος έως σήμερα
Για πολλούς αιώνες η τεχνολογία υλικών παρουσίασε μικρές βελτιώσεις κυρίως στις μεθόδους επεξεργασίας των υλικών και την καλύτερη εργονομική σχεδίαση.Στις αρχές του 19ου αιώνα αρχίζει να αναπτύσσεται η Χημεία και η Επιστήμη των υλικών που βοήθησαν πολύ την τεχνολογία. Η τεχνολογία μετά από εφαρμοσμένη έρευνα , χρησιμοποίησε τα αποτελέσματα των βασικών ερευνών(στη χημεία-φυσική και βιολογία) και κατασκεύασε τεχνολογικά προϊόντα, με πολύ καλύτερα χαρακτηριστικά.
Η επιστήμη των υλικών συγκεντρώνει σήμερα έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον. Εκτός από τα πανεπιστημιακά τμήματα που το αντικείμενο τους είναι καθαρά η επιστήμη των υλικών, πολλά πανεπιστημιακά τμήματα που το αντικείμενο τους κυμαίνεται από την φυσική έως την χημεία και χημική μηχανική ή και την βιολογία ασχολούνται ερευνητικά με θέματα της επιστήμης των υλικών. Η έρευνα στην επιστήμη των υλικών είναι επομένως ραγδαία αναπτυσσόμενη και διεξάγεται από πολλά και διαφορετικά πεδία.
Τα νέα αλλά και προηγούμενα υλικά που χρησιμοποιεί η τεχνολογία και ο άνθρωπος γενικότερα τους τελευταίους 2 αιώνες χωρίζονται στης εξής κατηγορίες:
- ΜΕΤΑΛΛΑ
Η μελέτη των μεταλλικών κραμάτων είναι ένα σημαντικό μέρος της επιστήμης των υλικών. Απ’ όλα τα μεταλλικά κράματα που χρησιμοποιούμε σήμερα, τα κράματα του σιδήρου (Χάλυβας, ανοξείδωτος χάλυβας, χυτοσίδηρος, εργαλειο χάλυβας, κράματα χάλυβα) αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό τόσο σε ποσότητα όσο και σε εμπορική αξία. Ανάλογα με την περιεκτικότητα τα κράματα σιδήρου δίνουν χάλυβα χαμηλής, μεσαίας και υψηλής περιεκτικότητας άνθρακα. Ένα κράμα άνθρακα σιδήρου θεωρείται χάλυβας, εάν το επίπεδο του άνθρακα είναι μεταξύ 0,01% και 2,00%. Στους χάλυβες, η σκληρότητα και αντοχή στον εφελκυσμό σχετίζεται με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, με την αύξηση της περιεκτικότητας να οδηγεί σε χαμηλότερη ολκιμότητα και σκληρότητα.
Άλλα σημαντικά μεταλλικά κράματα είναι αυτά του αλουμινίου, του τιτανίου, του χαλκού και του μαγνησίου. Τα κράματα του χαλκού είναι γνωστά εδώ και πολύ καιρό (από την εποχή του χαλκού), ενώ τα κράματα από τα υπόλοιπα τρία μέταλλα έχουν αναπτυχθεί σχετικά πρόσφατα. Εξαιτίας της χημικής δραστικότητας των παραπάνω μετάλλων οι ηλεκτρολυτικές μέθοδοι εξαγωγής που απαιτούνται έχουν αναπτυχθεί σχετικά πρόσφατα.
- ΠΛΑΣΤΙΚΑ-ΠΟΛΥΜΕΡΗ
- ΚΕΡΑΜΙΚΑ-ΥΑΛΩΔΗ ΥΛΙΚΑ
ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ
ΝΑΝΟΫΛΙΚΑ
- Έχει τη μικρότερη θερμική αγωγιμότητα απ' όλα τα γνωστά υλικά (~15 mW/m.K στους 25° C).
- Διαθέτει υψηλό πορώδες (90-99%).
- Πυκνότητα πολύ μικρή (0,02 - 0,20 g/cm3).
- Και τέλος εμφανίζει οπτική διαφάνεια με διαπερατότητα 90% έως 97%
ΓΡΑΦΕΝΙΟ
Δύο Ρώσοι επιστήμονες ανακάλυψαν το δισδιάστατο γραφένιο - Το πιο ισχυρό και λεπτό υλικό του πλανήτη που θα έχει απίστευτες εφαρμογές στην επιστήμη και στην παροχή πόσιμου νερού για πάνω από 1 δισ. ανθρώπουςΤι είναι το γραφένιο και γιατί είναι τόσο καταπληκτικό; Ένα από τα χαρακτηριστικά που το καθιστά τόσο σπουδαίο είναι ότι είναι το λεπτότερο και ισχυρότερο γνωστό υλικό στον πλανήτη και δεν είναι μια μοναδική ή σπάνια ουσία.
Στην πραγματικότητα, έχει την ίδια δομή άνθρακα με τον γραφίτη που χρησιμοποιείτε καθημερινά όταν σχεδιάζετε ή γράφετε με το μολύβι σας!Το «υλικό θαύμα» όπως το αποκαλούν, φιλτράρει τα άλατα που περιέχει το νερό της θάλασσας, καθιστώντας το έτσι πόσιμο.Πρόκειται για μία μορφή άνθρακα, ένα επίπεδο φύλλο με πάχος ίσο με ένα άτομο. Είναι σχεδόν διάφανο και αποτελεί πολύ καλό αγωγό ηλεκτρισμού και τον καλύτερο από όλα τα υπόλοιπα υλικά, αγωγό θερμότητας. Επιπλέον παρά το απειροελάχιστο πάχος του, είναι τόσο πυκνό, που ούτε το ήλιο, το μικρότερο άτομο αερίου, μπορεί να το διαπεράσει.
Ένα απλό σελοτέιπ βοήθησε στην ανακάλυψη του 21ου αιώνα
Το γραφένιο προήλθε από τον γραφίτη, ο οποίος χρησιμοποιείται στα μολύβια. Με τη χρήση ενός απλού σιλοτέιπ, δύο Ρώσοι επιστήμονες απέσπασαν ένα λεπτό φύλλο άνθρακα, με πάχος όσο ένα άτομο.
Περισσότερες πληροφορίες για το γραφένιο πατήστε ΕΔΩ
- ΒΙΟΫΛΙΚΑ