Искусственные материалы используемые в повседневной жизни. Большая энциклопедия нефти и газа

Честно говоря, я только недавно узнал об этом материале. Старлит - пластик, созданный достаточно давно, а его свойства просто удивительны. Вот, например, видео с демонстрацией возможностей старлита.

После этого выступления по ТВ, с ученым, создавшим старлит связались сотрудники некоторых университетов, решив проверить возможности материала. ОКазалось, что они просто невероятны, старлит выдерживает огромную температуру, оставаясь при этом практически неповрежденным. При этом старлит нетоксичен даже при очень высокой температуре, и очень легкий.

К сожалению, создатель старлита умер в 2011 году, так и не запатентовав свое детище. Плюс ко всему, секрет создания материала, как это принято говорить, ушел с ним в могилу.

2. Аэрогель

Это действительно гель, с очень малой плотностью. При этом аэрогель является довольно прочным материалом, гораздо более прочным, чем некоторые прочие материалы с подобной плотностью. Он - чрезвычайно эффективный теплоизолятор. Например, тонкую пластину аэрогеля можно нагревать с одной стороны, а с другой он будет осаваться холодным.

Еще интересно то, что аэрогель отталкивает воду, и поглощает нефть. На этом свойстве материала базируется намерение ученых создать надежное средство для борьбы с нефтяными пятнами.

3. BacillaFilla

Это не материал, а микроорганизм, бактерия, которая выделяет особого рода цементирующее вещество. Все звучит не очень интересно, но стоит вспомнить, что некоторые здания, базирующиеся на бетонном фундаменте, сносят только потому, что фундамент "устал".

И во многих случаях починить его нет никакой возможности. А вот BacillaFilla - бактерия, которая выделяет вещество, способное надежно зацементировать прорехи в "уставшем" бетоне. В результате можно сэкономить огромное количество денег и человеко-часов.

пока что непонятно, когда эта бактерия пойдет в дело, но ее возможности сейчас оценивают ученые со всего мира.

4. D3o

Еще один уникальный материал, который назвали коротко - D3o. В этом материале молекулы находятся в свободном движении в обычных условиях, фиксируясь при ударе. Материал этот напоминает смесь кукурузного крахмала и воды. При этом из материала можно делать защитную одежду, выдерживающую значительные нагрузки.

Ну, например, шапка из D3o способна принять на себя удар лопатой, оставив голову человека неповрежденной.

Еще 10-15 лет назад никто не предполагал, что человеку удастся создать такой искусственный материал, как, например, старлит или бесформенный металл.

Это было что-то из области фантастики, такое только показывали в научных фильмах. Однако технологии и наука не стоят на месте, и появляются различные идеи и проекты.

Не совсем новый материал, но названию соответствует. По сути, это щелочной материал, который состоит из воды и имеет частицы силиката калия и натрия. Процедура создания имеет различные варианты. Его могут создавать, как и обычное твёрдое стекло, используя температуру плавления, для того чтобы расплавить песок и питьевую соду. Второй способ основывается на воздействии лития на материал с кремнезем.

Жидкое стекло обладает высокой клеящей способностью, поскольку молекулы находятся на поверхности. Они соприкасаются с другими молекулами и отдают свою влагу, при этом повышая плотность и вязкость. Изоляция у такого стекла потрясающая: оно способно выдерживать температуру 1200-1300 градусов по Цельсию.

Почему же его добавляют в цементные растворы? Все потому что в сочетании с низкой ценой стекла и его способностями цементный раствор улучшает свои качества. Также из-за стойкости к влаге такое стекло рекомендуется использовать при строительстве домов и хозяйственных помещений. Также оно применяется как изолятор в электрике, в укладке линолеума и даже в садоводстве все из-за тех же клеящих свойств.

Бесформенный металл

Данный металл позволяет сильнее бить по мячу игрокам гольфа, увеличивает дальность и мощность поражения пули, скальпели делает устойчивее к износу. Это новшество в основном используется в создании оружия и клюшек для гольфа.

Старлит

Это вид пластика, способный выдержать большую температуру. При этом тепловой порог настолько большой, что сначала создателям вообще не поверили. И только после того, как они показали его свойство на камеру, их изобретение признали. Этот материал облучали несколько раз, но он оставался невредимым. Главная особенность старлита: он никогда не становится токсичным при высокой температуре. Также он лёгкий, его можно использовать в аэрокосмических технологиях, летательных аппаратах и огнезащитных костюмах.

Обычный лист углерода, который имеет толщину одного атома и свернут в цилиндр. Хоть он и лёгкий, все же крепче стали в 100 раз. К тому же, проводит электричество не хуже, чем медь. Трубки небольшие и не видны невооруженным глазом. Имеют форму сажи в необработанном состоянии. Применяются при производстве кабеля для «лифта в космос», ведь такой лист углерода может выдержать большой вес и при этом не согнуться.

Это далеко не все искусственно созданные материалы. Каждый год учёные разных стран делают открытия в синтезе новых. Ведь наука это – «неизведанный» мир, в котором каждый раз можно найти и открыть что-то новое.

Камень служил человеку на протяжении многих тысячелетий. Красота камня, его причудливые формы всегда удивляли первобытного человека, заставляли верить в его магические силы. Камень стал для человека средством познания мира, был орудием труда, защиты, а главное дал возможность жить в каменных пещерах. Человек смог «приручить» для своих целей кремень, нефрит, обсидиан, яшму, базальт, диабаз, кварциты, мраморы, граниты. Наряду с камнем, доисторический человек умело использовал кости и рога животных, дерево, занимался скульптурой и живописью.

В Музее Землеведения представлена тематическая выставка «Роль природных материалов в жизни человека», благодаря которой посетители смогут увидеть, как использовал в своих целях камень и другие материалы доисторический и современный человек.

Начиная с палеолита (древнего каменного века - отрезок времени, от 800 и до 10 тысяч лет до нашей эры), древние люди изготовляли каменные орудия. Преимущественно это были кремневые орудия и отбросы кремня, получавшиеся при их изготовлении. По началу орудия этой эпохи имели однообразную миндалевидную форму и были приготовлены из кремневых галек путем грубой обивки. Позже стали появляться кремневые ручные рубила, которые преобретали вытянутую овальную форму с приострёнными боковыми гранями.

По мере совершенствования орудий труда, начали появляться наконечники копья. Наиболее типичной формой этих орудий стало острие в виде лаврового листа. Одновремено с наконечником появились многочисленные специализированные орудия - скребки, резцы, проколки. Скребки необходимы были тогдашнему человеку для очищения шкур, а шила служили вероятно уже для шитья. К концу палеолита появились наконечники стрел.

В индустрии первобытного человека важную роль сыграл новый материал - кость, главным образом оленья; из нее приготовляли различные охотничьи принадлежности: наконечники стрел, копий, гарпуны; из кости или же на ней вырезались различные человеческие фигуры, фигуры мамонта, оленя.

Неолитическая эпоха (новый каменный век - период 3-го и половину 2-го тысячелетия до нашей эры) представлена полированными орудиями из кремня, а также из более мягких пород, глиняной посудой и др. Глиняная посуда того времени изготовлялась без гончарного круга. Преобладали крупные высокие сосуды, с острым или круглым дном. Помимо старых палеолитических форм орудий - наконечников стрел и копий, скребков, скребел, проколок - впервые появляются шлифовальные орудия, топора, тесла, долота из сланца и других мягких горных пород, легко поддающихся шлифовке. Наряду с каменными орудиями в эпоху неолита широко применялись орудия из кости и рога - гарпуны, иглы, шилья. В конце неолита появляются специальные мастерские по изготовлению каменных орудий. Они располагались вблизи выходов кремня или других горных пород , пригодных для изготовления орудий (обсидиан, кварц, сланец), и содержали огромные скопления незаконченных орудий и отбросов, образующихся при их производстве.

Бронзовому веку предшествовал медный век , иначе халколит, или энеолит, - переходный период от камня к металлу ил же от неолита к бронзовому веку. Впервые начали появляться металлические изделия из меди, хотя продолжали преобладать еще каменные оружия. На Ближнем Востоке (Ю. Иран, Турция) медные и затем бронзовые изделия появились в 4-ом тыс. до н.э., в Европе - в 3-2 - м тыс. до н.э.

Бронзовый век (конец 4-го - начало 1-го тыс. до н.э.), историко-культурный период, характеризующийся распространением в передовых культурных центрах металлургии бронзы и превращением ее в орудия труда и оружия. Бронза - сплав меди с разными химическими элементами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий, хром), сплав меди с цинком - латунь. Бронза отличается от меди легкоплавкостью (700-900*С), более высокими литейными качествами и значительно большей прочностью, что и обусловило ее распространение. Оловянная бронза - древнейший сплав, выплавленный человеком. Бронза применялась в древности для производства оружия и орудий труда (наконечников стрел, кинжалов, топоров), украшений, монет и зеркал. Древние бронзовые орудия найдены в Ю. Иране, Турции и Месопотамии. Позднее они распространились в Египте, Китае и в Европе.

В средние века большое количество бронзы шло на отливку колоколов . До середины 19 в. для отливки орудийных стволов использовалась так называемая пушечная бронза - сплав меди с 10% олова.

В 19 веке началось применение бронзы в машиностроении (втулки подшипников, золотники паровых машин, шестерни, арматура). В 20 веке начали изготовлять заменители оловянных бронз. Наиболее распространены алюминиевые бронзы с 5-12 % алюминия и добавками железа, марганца и никеля. В 20-30- е годы разработаны безоловянные бронзы (бериллиевые, кремненикелевые и др.), способные сильно упрочняться при закалке с последующим искусственным старением.

Разнообразные бронзы играют важную роль в современном машиностроении, авиации, ракетостроительной технике, судостроении и других отраслях промышленности.

Бронза в искусстве с глубокой древности служила материалом для декоративно-прикладных изделий и скульптуры. Порошок и тонкие листки бронзы (поталь) служат также для бронзирования изделий из дерева, кости, черных металлов, гипса. Упругость, вязкость, пластичность бронзы дают возможность создавать объемные композиции, получать полые, относительно легкие отливки. Она хорошо поддается химической тонировке, золочению, полировке, ковке, чеканке, гравировке, что помогает разнообразить цвет и фактуру изделий.

Железный век - эпоха в истории человечества, характеризующаяся распространением металлургии железа и изготовлением железных орудий. Железный век сравнительно с предыдущими археологическими эпохами (каменным и бронзовым веками) очень короток. Его хронологические границы: от 9 - 7 вв. до н. э. На ранних стадиях железного века было известно метеоритное железо . Отдельные предметы из железа (в основном украшения) были найдены в Египте, Месопотамии и М. Азии.

Способ получения железа из руды был открыт во 2 - м тыс. до н. э. Согласно ему, сыродутный процесс был впервые применен подчиненными хеттам племенами, жившими в горах Армении (Антитавр) в 15 в. до н.э. Однако ещё длительное время железо оставалось малораспространенным и очень ценным металлом. Только после 11 в. до н.э. началось довольно широкое изготовление железного оружия и орудий труда в Палестине, Сирии, М. Азии, Закавказье, Индии. Распространение железа и стали, намного расширили власть человека: ускоряется развитие ремесла, в особенности кузнечного и оружейного. Совершенствуется обработка дерева для целей домостроительства, производства транспортных средств (судов, колесниц), изготовления разнообразной утвари. Облегчилось сооружение дорог, усовершенствовалась военная техника, расширился обмен, распространилась как средство обращения металлическая манета.

Таким образом, каждая эпоха способствовала совершенствованию человека, становлению его на новый виток развития.

Интерес человека к камням не угасает и по сегодняшний день. Люди покланяются красоте камня, верят в его магические силы, в способность влиять на их судьбы. Почему же это происходи? По-видимому, это связано с внутренним миром камня, его энергетикой, способностью благотворно или наоборот влиять на своего владельца. Каждый из камней был по-своему уникален и имел свой ареал распространения. Например, кремень - европейские регионы, нефрит - страны Востока, обсидиан - страны Закавказья и др.

Обратимся к наиболее полной характеристике свойств и особенностей каждого из камней.

1. Кремень - это минеральное образование, состоящее из халцедона, кварца, опала и примеси глины, обычно непрозрачный или слабо просвечивающийся. Твёрдость 6 -7, восковый блеск. Название происходит от греческого «кремнос» - скала, утес. В состав кремня входит химический элемент - кремний. В природе в свободном состоянии он не встречается и представлен в виде соединения - кремнезёма, или двуокиси кремния. Кремень бывает разным, в каком-то одном цвете его трудно представить. Он и белый, и светло-серый, бурый, красноватый и коричневый, черный и темно-зеленый. Черные и серые кремни окрашены примесями органических веществ, а красноватые, зеленоватые и бурые примесями гидроокислов железа. Известны желтые и розовые кремни.

Наибольший интерес представляют белорусские кремни, которых насчитывают до 90 разновидностей. В основном кремни находят на Брестчине и Гродненщине и, как правило, они мезозойского возраста. Белорусские кремни образовались в меловых отложениях при отмирании колоний живых организмов (радиолярий и диатомовых водорослей), которые при жизни усваивали такой химический элемент, как кремний. Они, как правило, органогенного происхождения.

Кремень используют при очищении воды. «Кремниевая» вода образуется в результате фильтрации обычной воды через кремень. При длительном контакте с ним происходит изменение молекулярных характеристик воды, а именно накопление активного молекулярного кислорода. При употреблении такой воды из организма удаляются радиоактивные изотопы цезия и стронция, накапливается селен, йод, медь, фтор, магний, кальций, калий и цинк.

В Волковыске была найдена шахта кремней, которые люди каменного века использовали в качестве орудий труда и защиты.

При ударе кремень расщеплялся на пластинки с острым режущим краем. Это свойство дало возможность человеку делать из кремня ножи, топоры, скребки, наконечники для копий и стрел. А самое главное, в силу своей низкой теплопроводности, кремень мог быстро раскаляться, образовывать искры и давать огонь. В наше время кремень используют как технический камень: для изготовления ступок, шлифовальных шкурок, при производстве керамики и строительных материалов. В ювелирном деле применяется рисунчатый кремень.

В музее землеведения также представлены кремни из Подмосковья, Украины и Урала.

2. Нефрит - мономинеральная горная порода, состоящая из тончайших волокон амфибола тремолит - актинолитового ряда с характерной спутанноволокнистой структурой, примерно такой, как перепутываются шерстинки в войлоке. Такая структура ещё больше упрочняет горную породу. Если где-нибудь найдётся слабый кристалл и сломается, то соседний, более прочный, не позволит трещине развиваться далее и расколоть породу. Этим и объясняется уникально высокая прочность нефрита, превышающая прочность стали.

Благодаря своей вязкости и высокой прочности нефрит использовали в каменном веке как материал для изготовления разного рода орудий. А благодаря своей красивой и неоднородной окраске он используется сейчас в камнерезной и ювелирной промышленности. Из него делают рюмки, вазы, браслеты, кольца, кулоны.

Прочность нефрита колеблется от 2,90 до 3,02 г/см 3 ; твердость 5,5 - 6,5 по шкале Мооса, следовательно, нефрит является таким же твердым, как обычное стекло, но мягче кварца.

Основными свойствами нефрита, влияющими на качество и цену, является окраска, просвечиваемость и способность принимать полировку.

Цвет и окраска нефрита обусловлена, главным образом, составом породообразующего минерала, а также концентрацией минералов-примесей. Существенно актинолитовые разновидности характеризуются темно-зелёной окраской, актинолит - тремолитовые - светло - зеленой. Значительное содержание гидрооксидов железа в актинолитовых разностях обусловливает болотный цвет камня. Окраска чистых тремолитовых разностей белая, присутствие примесей гидроксидов железа придает медовую окраску. Черный цвет нефрита объясняется присутствием графита, изумрудно-зеленый примесью хрома.

Цветовая гамма нефрита довольно обширна, но преобладает зеленый цвет разных тонов и оттенков, ярко-зеленый, светло-зеленый, голубовато-зеленый, темно-зеленый, оливковый и др. Реже встречается белый просвечивающийся нефрит, серый и чёрный.

Крупными промышленными источниками нефритового сырья в России считаются: Оспинское месторождение (Восточно-Саянская группа), Парамское (Селеняхское и Минилканское) в Якутии. Месторождения и проявления нефрита известны также на Полярном Урале (Нырдвоменшор), в Казахстане, в Туве, Китае (хр. Куэнь-Лунь, Памир), США (шт. Монтана, Аляска, Вашингтон, Калифорния), Канаде, Новой Зеландии, Бразилии и Польше.

3. Обсидиан . Наряду с кремнем и нефритом в доисторические времена использовали и обсидиан. Одна из важных особенностей обсидиана, на которую обратил внимание первобытный человек, это способность при расколе давать острый режущий край. Лучшие скребки, ножи, серпы и другие инструменты изготовлялись из обсидиана. Позднее из него научились делать наконечники стрел и копий.

Название камень получил, как предполагается, в честь римлянина Обсиуса, привезшего его из Эфиопии на Родину.

Обсидиан - кислое вулканическое стекло, содержащее более 70% SiO 2 и не более

Обсидиан, Армения

1% H 2 O. Возникает при быстром охлаждении лавы на земной поверхности. Структура у обсидиана стекловатая. Текстура однородная или пятнистая, часто полосчатая, со следами течения (флюидальная) или брекчиевидная. Блеск стеклянный, глянцевый. Излом раковистый. Твердость высокая (5-6) царапает стекло. Рассматривая образцы обсидиана, легко заметить, что они довольно сильно различаются между собой по цвету, структуре и степени кристалличности. Обсидианы разных лавовых потоков различаются и по химическому составу. Стекло с количеством окиси кремния менее 65-70% относительно маловязкое и поэтому хорошо кристаллизуется. Варьирует и содержание железа. Чем меньше его в стекле, тем оно прозрачнее. Присутствие магнетита окрашивает стекло в черный цвет и уменьшает прозрачность. Гематит придает обсидиану красные цвета, иногда очень яркие.

Месторождения обсидиана расположены в Закавказье (Параванское, Артенинское, Гюмушское, Анкаванское, Кечалдагское) и на Камчатке (Иткваям). Среди известных месторождений за рубежом наиболее богаты месторождения в США и Мексике. В США добывается иризирующий обсидиан с многоцветной иризацией («павлиний хвост»), отличающийся очень высоким качеством. В музей землеведения обсидиан привезён из кавказских стран (Армении, Грузии) и из США. Обсидиан используется в производстве теплоизоляционных и строительных материалов, а также как поделочный камень.

4. Яшма . Яшма относится к числу наиболее распространенных в природе и наиболее популярных камней. Название «яшма» (от греч. «яспис» - пестрый) означает крапчатый камень. По современным представлениям яшма - понятие собирательное. Это плотная кремнистая горная порода, состоящая из микроскопических кварцевых зёрен, сцементированных кварцем и халцедоном с большим количеством примесей. Пигментом яшм служат красные, бурые и черные оксиды марганца, граната, железа, зеленые хлорит, актинолит и эпидот, розовые и красные - гематит, голубые глаукофан, рибекит и другие минералы.

Яшма отличается высокой плотностью, вязкостью, твердостью (6-7) (оставляет царапину на стекле) и разнообразной окраской. Характерное свойство яшм - прекрасная полируемость, они всегда принимают зеркальную полировку (бездефектные камни).

Долгое время не было единого мнения о генезисе яшм, что, видимо, отчасти связано с отсутствием единого представления о том, что собственно следует считать яшмой. Исследования последних лет показали, что среди многочисленных разновидностей группы яшм чётко выделяются два типа: осадочные метаморфизированные породы и продукты гидротермального изменения различных пород.

Основу яшм первого типа в большинстве случаев составляют органогенные осадки. Особенно интенсивное накопление остатков кремнистых организмов идет в вулканических областях. Вулканический пепел, падающий в воду, разлагается, насыщая её окисью кремния, которая и служит материалом для построения скелетов кремнистых организмов. После образования осадочные кремнистые породы становятся весьма пористыми и, конечно, не могут служить поделочным материалом. Уплотнение кремнистых пород и превращение их в яшмы происходит при их метаморфизме, т.е. перекристаллизации в условиях высоких температур и давлений (после захоронения пород под мощной толщей более молодых осадочных пород). Глубокое изменение происходило при метаморфизме палеозойских (380 - 400 млн. лет назад) вулканогенных толщ Южного Урала. Яшмы встречаются по всей полосе выходов пород этого возраста, протягивающихся от Миасса до Орска и далее в Казахстан. Наиболее знамениты ленточные красно-зеленые яшмы к северо-западу от Верхнеуральска.

Яшмы Южного Урала представляют собой интереснейший объект для художника камня. При некоторой доле фантазии в рисунке яшмы можно увидеть и бурное море, и закат в лесу, и многое другое. Стоит повернуть образец - перед нами новая картина.

Яшмы известны с палеолита, из них наряду с кремнем, нефритом и обсидианом делали примитивные орудия и инструменты. В античное время и средневековье яшмы, особенно полосчатые и красные, стали использоваться для резных украшений, из них вытачивали превосходные геммы. Яшма входила в число драгоценных камней. В древности из яшмы делали печатки и амулеты. Нередко яшма была предметом межплеменного обмена. В средневековье яшма стала одним из двенадцати священных камней. М.В. Ломоносов причислил яшму к наиважнейшим русским товарам, наряду с хрусталем и речным жемчугом. Примечательно, что в 1766 г. В Екатеринбурге (ныне Свердловск) была составлена первая карта месторождений цветных и драгоценных камней Урала, 68 месторождений на этой карте были яшмовые.

В настоящее время яшма используется в качестве поделочного либо ювелирно-поделочного камня. Однотонные (нерисунчатые) и крупнорисунчатые разновидности чаще применяются в архитектурном оформлении интерьеров. Тонкорисунчатые яшмы часто применяются сырья (для изготовления вставок в ювелирные и ювелирно-галантерейные изделия).

В России известны уникальные изделия из яшм, поражающие своей красотой и совершенством камнерезного мастерства: камины во дворцах, колонны, вазы, канделябры и т.д. Нельзя не вспомнить при этом вазу из ленточной ревневской яшмы. Диаметр чаши составляет 6 м, общая масса 20 т. Великолепна ваза из серой калканской яшмы, высотой 1,3 м (Государственный Эрмитаж, Санкт-Петербург).

Яшма поистине уникальный камень. Как, писал А.Е. Ферсман: «Русская яшма заняла первое место во всем мире по богатству и размерам её месторождений».

5. Базальт Название происходит от эфиопского basal - железосодержащий камень. Магматическая горная порода, в составе которой преобладает плагиоклаз (лабрадор); присутствуют пироксены, оливин, магнетит, титанит, апатит и др. Химический состав близок к габбро, которое является глубинным его аналогом. Почти полностью кристаллические базальты называются долеритами.

Базальты, сильно разрушенные и измененные вторичными процессами, известны под названием диабазов и базальтовых порфиритов. Базальты, излившиеся из крупных тектонических трещин на огромных площадях, в сотни и тысячи км 2 , называются траппами. Базальты широко распространены среди вулканогенных толщ всех возрастов. Современные вулканы также изливают базальтовые лавы (на Камчатке, на Гавайских островах, в Исландии, Новой Зеландии).

За пределами России добыча базальта ведется на Кавказе, Украине (окрестности Ровно).

Базальт - хороший строительный материал; используется для производства щебня и штучного камня, для облицовки сооружений. Базальт прочен, хорошо поддается шлифовке. Поэтому его издавна применяют для скульптуры (Др. Египет, Ассирия, поздний Рим, Византия, современная Армения). Базальт легко плавится. В плавленом виде он используется при изготовлении кислотоупорной химической аппаратуры, труб, электроизоляторов сильного тока.

6. Кварцит метаморфическая горная порода, которая в основном состоит из зёрен кварца, скреплённые кремнезёмом. В качестве минералов-примесей присутствует мелкочешуйчатый мусковит, биотит или хлорит, роговая обманка, гематит или магнетит, графит, мелкие кристаллы граната, иногда полевой шпат. Присутствие этих минералов в заметном количестве определяет видовую характеристику кварцитов. Цвет светло-серый и серый. Яркую темно-малиновую, розовую окраску кварциту придаёт примесь гематита или лимонита, тонкие плёнки которых обволакивают зёрна кварца. Кварцит обладает большой твёрдостью: на свежей поверхности слабую царапину может оставить кварц или ещё более

твердый минерал. Излом у них раковистый или занозистый. Кварциты характеризуются большим содержанием SiO 2 (95-99%), механической прочностью и высокой огнеупорностью. Температура их плавления 1750-1760 * С. Кварцит по внешнему виду больше всего напоминает мрамор. Отличается от мрамора большей твердостью и тем, что не реагирует с разбавленной соляной кислотой.

Кварцит является продуктом перекристаллизации кремнистых или песчанистых пород в результате регионального метаморфизма. Железистые кварциты, в которых, кроме кварца, присутствуют гематит или магнетит, образуются в результате перекристаллизации железистых песчаников или кремнистых сланцев. Особенно широко распространены кварциты в отложениях протерозоя. Многие разновидности кварцитов - важнейшая железная руда (например, месторождения Кривого Рога и Курской магнитной аномалии, оз. Верхнего в США, Лабрадора в Канаде).

Среди горных пород кварциту нет равных по долговечности. Он не боится огня, горячих щелочей, едких газов, кислот и даже «царской водки». Он идет на изготовление динаса и используется в качестве флюса в цветной металлургии; в химической промышленности они применяются как кислотоупорный материал, в строительстве - как материал для изготовления облицовочных плит, брусков, щебня. Красный кварцито-песчаник Шокшинского м-ния (Карелия) ценится как высокосортный облицовочный и декоративный камень. Им облицован Мавзолей Ленина и ряд станций Московского метрополитена. В Музее землеведения есть кварциты из месторождений Урала, Украины и Алтая.

7. Гранит - интрузивная магматическая горная порода. В основном состоит из полевого шпата - 65-70 % (плагиоклаз количественно преобладает над ортоклазом или микроклином, кварца - 25-30 %, а также небольшого количества слюды, реже роговой обманки. Причем темноцветных минералов (роговая обманка, биотит) гранит содержит очень мало (около 5-10 %).

Текстура гранита массивная.

Гранит является продуктом кристаллизации кислой магмы в глубинных зонах земной коры. Некоторые граниты образуются за счет перекристаллизации осадочных и других пород под воздействием высокой температуры, высокого давления и химически активных веществ (процесс гранитизации). Гранит широко используется как строительный и облицовочный материал. Из гранита изготовляют блоки, плиты, карнизы, бордюры, а также детали различных машин и агрегатов для целлюлозно-бумажной, пищевой (крахмально-паточной), станкостроительной, металлургической и фарфоро-фаянсовой промышленности, так как они, в отличие от металла, не поддаются воздействию солей и кислот, не боятся влаги. Из него изготовляют жернова и вальцы для мельниц. Гранитные плитки - материал для изготовления железобетонных изделий и конструкций, гранитные блоки - для декоративного оформления зданий.

Признаками гранита хорошего качества являются свежий облик полевого шпата, высокое содержание кварца и низкое - слюды, отсутствие пирита. Одним из сортов гранита, употребляемого для изготовления лестничных ступеней, колонн, памятников, для облицовки зданий, набережных является гранит-рапакиви. Разработка его месторождений ведется в Карелии, Киевской области и на Урале (Бердяушский массив в Башкирии).

Граниты развиты преимущественно в горных странах (Кавказ, Урал, Саяны, Тянь-Шань, Памир), где осадочные породы смяты в сложные складки и нарушены разломами. Особенно же они характерны для областей, где на поверхности обнажаются древние кристаллические сланцы и гнейсы (Карелия, Правобережная Украина и Приазовье, Енисейский кряж, Юго-Западное Прибайкалье, Ю.Якутия).

Музейная коллекция представлена гранитами из разных уголков земного шара. Только в уникальной геологической аллее представлены граниты из Италии (м-е Rosa Beta), Украины (м-е Покостовское, Капустинское), Африки (African Red), Башкирии (м-е Мансуровское), Бразилии.

8. Мрамор - метаморфическая горная порода, образовавшаяся путем перекристаллизации известняка на большой глубине под воздействием высоких температур и давления. Структура у мрамора кристаллически - зернистая.

Порода состоит главным образом из кальцита и (или) доломита. Их количественные соотношения определяют видовую принадлежность мрамора (кальцитовый мрамор, доломитовый мрамор, разновидности смешанного состава). Мрамор имеет различный цвет; нередко он пестро окрашен и имеет затейливый рисунок. Мрамор поражает неповторимыми рисунками, расцветками. Белый цвет встречается у чисто скульптурного мрамора, серый до темно-серого обусловлен примесью графита и битуминозных веществ, зеленоватый цвет мельчайшими включениями хлорита или амфиболов, розоватый, красный, желтый и кремовый цвета за счет включений гематита и лимонита.

Твердость мрамора 3 - по шкале Мооса. Это очень мягкая порода, легко вскипает под действием соляной кислоты, быстро разрушается. В городе эта порода живет от 10 до 30 лет.

Мрамор - прекрасный облицовочный, декоративный и скульптурный материал. Мрамор используется при отделке зданий, вестибюлей, подземных залов метро, в качестве заполнителя в цветных бетонах, идет для изготовления плит, ванн, умывальников и памятников. Из мрамора делают изящные кубки, светильники, оригинальные настольные приборы. Мрамор применяется в черной металлургии при сооружении мартеновских печей, в стекольной, электротехнической промышленности, а также в качестве строительного материала в дорожном деле, как удобрение в сельском хозяйстве и для выжигания извести. Из мраморной крошки изготовляют красивые мозаичные панно и плитки.

Месторождения белого мрамора известны на Урале (Коелгинское и Прохорово-Баландинское), серый мрамор добывается на Урале (Шелеинское м-е), и в Грузии (Лопотское). Цветные мраморы распространены также на Урале (Нижнее -Тагильское, Саткинское, Фоминское м-я), в Грузии, Карелии, в Хакасии, на дальнем Востоке, в Саянах и др. За границей широкой известностью пользуются месторождения мрамора Италии (Каррара), и Греции (о. Парос).

В музее представлены мраморы из Урала (г. Н.Тагил), Алтая (Змеиногорский р-н), Ср. Азии (Газган), Казахстана, Узбекистана и Туркмении. Геологическую аллею украшает мрамор из Италии (Nero Portoro).

Таким образом, каждая из рассмотренных нами горных пород стала своеобразным толчком в поступательном развитии человечества, найдя свое место и целевое назначение. Человеку дана уникальная возможность пользоваться этими богатствами и наслаждаться их красотой и совершенством. Но главное не забывать, что и в мире камней есть свои законы, которым человек должен непременно следовать.

Искусственные ткани: ненатуральные материалы из натурального сырья

Легкие, прочные, комфортные и невероятно красивые искусственные ткани заслуженно пользуются повышенным спросом у производителей одежды. По многим характеристикам ткани, изготовленные из искусственных нитей, превосходят даже натуральные материалы.

Многие, следуя многолетним традициям, отдают предпочтение натуральным тканям – хлопку, льну, шелку и шерсти, именуя синтетикой любые материалы, полученные в результате химических процессов, и относясь к ним с пренебрежением.

Такое название не совсем соответствует истине, поскольку весь ассортимент тканей, производимых химическим путем, можно разделить на две большие группы:

1. Ткани, изготовленные из полимеров, не существующих в природе – именно их и можно с полным основанием называть синтетическими. Это капрон, нейлон, акрил и другие.
2. Искусственные ткани, полученные из натуральных природных компонентов – целлюлозы, древесины, каучука и даже стекла. По внешнему виду их практически невозможно отличить от натуральных, к тому же они обладают весьма высокими гигиеническими свойствами.

Наиболее яркими представителями группы ненатуральных тканей из натурального сырья являются вискоза, модал, бамбук, ацетат и триацетат.

Вискоза – родоначальник искусственных тканей

Технология производства вискозы – искусственного шелка из древесной целлюлозы – была запатентована еще в 1884 году во Франции. С тех пор процесс неоднократно совершенствовался, а ткань по-прежнему пользуется популярностью.

Преимущества и недостатки вискозы

Вискозная ткань по внешнему виду может напоминать любой натуральный материал – от тончайшего шелка до мехового полотна.

Список основных достоинств вискозы:

1. Одежда из вискозы очень приятна на ощупь – она мягкая и обволакивающая.
2. Полотно отлично драпируется, образуя красивые складки.
3. Материал гигроскопичен – может впитать воды в два раза больше, чем лен.
4. Волокна с легкостью окрашиваются в различные цвета.
5. Полотно диэлектрично.
6. Вискоза не вызывает раздражения кожи.

Несомненным преимуществом вискозных тканей является их невысокая по сравнению с натуральными стоимость, что делает одежду из них хитом продаж.

Однако на фоне многочисленных достоинств, у вискозного полотна имеются и некоторые минусы:

• повышенная сминаемость в процессе носки изделий;
• деформация и скатывание во время стирки;
• резкое снижение износостойкости под воздействием солнечных лучей или воды;
• высокая возгораемость.

Интересный факт! Нередко положительные качества вискозы имеют негативные последствия. Так, высокая гигроскопичность материала может привести к тому, что в условиях повышенной влажности ткань заплесневеет.

Уход за изделиями из вискозы

Приобретая изделие из вискозы, следует обязательно ознакомиться с описанием на ярлычке. В целом же общие правила сводятся к следующему:

1. Стирать следует руками или же используя самый щадящий машинный режим.
2. Температура воды при стирке не должна превышать 30 0 С.
3. Категорически запрещено использование отбеливающих средств.
4. Изделие не выкручивают, а слегка отжимают, завернув в полотенце.
5. Сушить следует в горизонтальном положении, избегая попадания прямых солнечных лучей.
6. Гладить вискозу нужно, выставив регулятор утюга в положение «шелк».

Поскольку вискоза в чистом виде – достаточно деликатный и требовательный материал, то чаще всего можно видеть в продаже изделия из ее модификаций.

Модал – ткань без недостатков

Эту разновидность вискозного полотна впервые стали производить в 30-х годах ХХ века в Японии.

Для изготовления модала используется целлюлоза, полученная из древесины ценных пород – эвкалипта, бука, альпийской сосны. В результате переработки получаются легкие тонкие нитки, обладающие повышенной прочностью.

Основные свойства модала

Списку достоинств данной искусственной ткани могут позавидовать даже натуральные материалы:

• комфортность – модал мягко струится по телу, создавая эффект прохлады. Обладает отличной воздухопроницаемостью;
• гигроскопичность – ткань не только впитывает повышенное количество влаги, но и легко выводит ее из волокон;
• легкость – материал практически не имеет веса, но в то же время обладает повышенной прочностью на разрыв;
• износостойкость – модал не мнется, не меняет форму при носке, не садится при стирке;
• экологичность – ткань производится только из натуральных компонентов;
• безопасность – материал мягкий, не раздражает кожу и не вызывает неприятных ощущений.

Важно знать! В крайне редких случаях изделия из модала могут спровоцировать покраснение кожи и зуд. Поэтому использовать их людям, склонным к аллергии, следует с осторожностью.

Модал – очень красивый материал, отличающийся обилием ярких расцветок. Ткань с односторонним переплетением волокон напоминает плотный шелк или атлас с благородным отливом. При помощи двухстороннего переплетения получают махровый модал, весьма похожий по ощущениям на бархат.

Что можно сшить из модала

Отсутствие недостатков позволяет применять для изготовления следующих изделий:

1. Летняя одежда – футболки, кофточки, майки и т п.
2. Спортивная одежда.
3. Нижнее белье.
4. Чулки, носки, колготки.
5. Одежда для дома – халаты, пижамы, ночные рубашки.
6. Домашний текстиль – банные простыни и полотенца, тряпочки для уборки, мочалки, коврики и т. п.
7. Постельные принадлежности.

За изделиями из модала несложно ухаживать. Если нет других указаний на ярлычке, то стирают их в прохладной воде, сушат в расправленном виде и гладят, нагрев утюг до средней температуры.

Бамбук – экологичность прежде всего

Бамбуковое вискозное полотно появилось на рынках совсем недавно, но сразу же нашло своих поклонников, в особенности среди людей, ведущих здоровый образ жизни.

При производстве ткани используется целлюлоза бамбука, содержащая много веществ, полезных для здоровья. Поэтому изделия из бамбуковых волокон – пушистых пустотелых нитей – обладают множеством достоинств.

Удобство и комфорт бамбуковой ткани

Производители одежды из бамбука утверждают, что его потребительские свойства выше, чем у хлопка и льна. С ними трудно не согласиться, увидев перечень положительных свойств материала.

• Повышенная способность к впитыванию влаги и неприятных запахов.
• Прочность, но вместе с тем и отличная воздухопроницаемость.
• Высокая экологичность, гипоаллергенность.
• Износостойкость – изделия из бамбуковой ткани выдерживают до 600 стирок, не теряя формы и внешнего вида.
• Материя приятна на ощупь, не раздражает тело.

Интересный факт! Доказано, что одежда из бамбукового полотна может уничтожать бактерии, а также способствует заживлению мелких царапин и ссадин.

Применение бамбуковой ткани

Это полотно нередко называют «тканью матери и ребенка», поскольку ее абсолютная безопасность позволяет шить одежду для будущих мам и маленьких деток.

Кроме того, из бамбукового полотна делают:

• банные простыни и халаты;
• полотенца;
• постельное белье;
• платья, майки, футболки;
• одежду для дома.

Бамбуковые изделия, также как и другие вискозные материалы, требуют щадящей стирки без применения отбеливателей. Учитывая повышенную гигроскопичность, они нуждаются в более длительной сушке. Гладить бамбуковую ткань в большинстве случаев нет необходимости.

Бамбуковое полотно может иметь различную фактуру – махровую, жаккардовую, имитировать джинс или мягкий трикотаж. В любом случае все изделия будут долго сохранять привлекательный внешний вид.

Ацетатный шелк – мода длиной в сто лет

Эта красивая искусственная ткань появилась в начале ХХ века в Англии благодаря счастливой случайности. Специалисты фирмы, занимающейся изготовлением лакокрасочных покрытий для самолетостроения, обработали растительную целлюлозу уксусной кислотой. Так в мир пришел удивительный материал, получивший за чрезвычайную схожесть с натуральным аналогом название « ».

Пик популярности ацетата пришелся на 50–60-е годы прошлого столетия, когда в гардеробе каждой модницы было как минимум одно платье из красивой блестящей ткани.

И в наши дни ацетатный шелк имеет своих поклонников. Ацетатные волокна входят в состав многих тканей, значительно улучшая их качества.

Ацетат – много «за», но много и «против»

Ацетатный шелк обладает целым рядом неоспоримых достоинств:

1. Ткань прекрасно драпируется и держит форму, создавая интересный объем.
2. Изделия из ацетата мягкие и приятные на ощупь.
3. Материал очень быстро высыхает и практически не мнется.
4. Ацетат не подвержен воздействию грибков, отлично отталкивает пыль, легко очищается от грязи.

Ацетатный шелк, в отличие от натурального, имеет низкую себестоимость, что делает изделия из него доступными для покупателей любых категорий.

Но «уксусная ткань», такое название дали ацетату производители, имеет и недостатки:

1. Ткань сильно электризуется, буквально прилипая к телу.
2. Весьма нестойка к воздействию химических веществ.
3. Ацетат плохо впитывает влагу.
4. Для окрашивания ткани требуются только специальные составы.

Кроме того, ацетатный шелк очень чувствителен к высоким температурам. При глажке горячим утюгом ткань может «потечь», прилипая к столу.

Интересно знать! Именно благодаря некоторым недостаткам ацетатный шелк и получил широкое применение. Его способность отталкивать влагу как нельзя лучше подходит для производства зонтиков, купальных костюмов, занавесок для ванных комнат.

Одной из разновидностей ацетатного шелка является триацетат, обладающий характерным шелковистым отливом. Из триацетата шьют шторы и занавески, используют как мебельную обивку.

Благодаря своему разнообразию и относительной дешевизне искусственные ткани по праву считаются одними из самых востребованных в современном текстильном производстве.

В деревообрабатывающей промышленности использу­ются многие производственные материалы, которые либо целиком состоят из искусственных материалов, на­пример лаки и клеи, либо искусственные материалы яв­ляются их важными компонентами, как, например, пла­стины ламината или древесностружечные плиты. Также готовые детали типа нажимной дверной ручки часто из­готавливаются из искусственных материалов (рис. 2.101).

2.11.1. Структура, обозначения, свойства искусственных материалов

Основными сырьевыми веществами для производства искусственных материалов являются нефть, газ, уголь, вода и воздух. Из них прежде всего производятся хи­мическим путем предварительные продукты, молекулы которых состоят из малого количества атомов, напри­мер, этилен (С2Н2) и формальдегид (СН20). Эти не­большие молекулы называют мономерами.

Благодаря химическому соединению тысяч мономе­ров (моно, от греч. - один) образуются большие моле­кулы, макромолекулы (макро, от греч. - большой). Мак­ромолекулы могут иметь нитевидную структуру или объединяться в пространственные структуры, что для дальнейших свойств искусственных материалов имеет Рис. 2.101. Примеры не­большое значение. Вещества, состоящие из макромо - пользования искусственных лекул, называют полимерами (поли, от греч. - много). материалов

Все искусственные материалы являются полимерами. Искусственные мате­риалы состоят, как и натуральные органические вещества, например хлопок, рог и целлюлоза , в основном из элементов углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О). Поэтому они также относятся к органическим веществам. Однако некоторые искусственные вещества содержат в качестве важного элемента крем­ний. Такие вещества называются силиконами.

В соответствии с DIN EN ISO 1043 и DIN ISO 1629 искусственные материалы имеют условные обозначения, которые ведут свое начало от их химических на­званий. Например, поливинилхлорид обозначают как ПВХ (PVC), полиэтилен как ПЭ (РЕ) и фенолформальдегидная смола как ПФ (PF) (табл. 2.21, 2.22 и 2.23).

Так как искусственные материалы на некоторых стадиях обработки могут де­формироваться пластично, то их также можно назвать пластмассами.

Искусственные материалы - это произведенные химическим способом органические, макро - молекулярные вещества. Они состоят в основном из элементов углерода (С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N), хлора (CI), серы (S), фтора (F) и кремния (Si).

Искусственные материалы производят в промышленных масштабах тремя спо­собами: полимеризацией, поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией.

При полимеризации чаще всего одинаковые мономеры преобразуются в мак­ромолекулы с нитевидной или линейной структурой. Мономеры - это ненасы­щенные углеводородные соединения, например этилен (С2Н2). После разделе­ния двойной связи они могут полимезироваться в длинные молекулярные нити. Из этилена получают полиэтилен (ПЭ) (рис. 2.102).

Полиэтилен (полимер)

Рис. 2.102. Полимеризация (на примере полиэтилена)

Основными полимерами наряду с полиэтиленом (защитная пленка строитель­ных конструкций от коррозии, трубы) являются поливинилхлорид (кантовый профиль, покрытие полов, оконные переплеты) и поливинилацетат (клей ПВА).

Поликонденсацией называется химический процесс получения высокомоле­кулярных соединений из низкомолекулярных исходных веществ, например при реакции фенола (С6Н5ОН) с формальдегидом (СН20), при одновременном выде­лении побочных продуктов (веществ), например воды (Н20) (рис. 2.103).

Основными полимерами, полученными поликонденсацией, являются фенол­формальдегидная смола, резорцино-альдегидный полимер, мочевиноформаль - дегидная смола и полиамиды.

При ступенчатой полимеризации высокомолекулярные соединения, структу­ра которых нитевидная или пространственная, образуются благодаря соедине­нию различных молекул исходных веществ без выделения побочных продуктов, например при реакции диэтилового спирта (С4Н8(ОН)2) с диизоцианатом (С4Н|;(СМО)3).

Основными продуктами ступенчатой полимеризации являются полиуретано­вая смола - клеящее вещество и полиуретановая пена (рис. 2.104).

Благодаря соответствующему химическому составу и способу изготовления искусственных материалов, а также смешиванию различных искусственных ве­ществ можно достичь почти любых свойств материалов.

Типичными свойствами искусственных материалов являются:

Низкая плотность,

Регулируемые механические свойства,

Электрическая непроводимость,

Теплоизоляция,

Коррозионная и химическая стойкость,

Хорошая деформируемость и обрабатываемость,

Хорошая окрашиваемость,

Гладкие, декоративные поверхности.

Искусственные материалы имеют также свойства, которые ограничивают их применение:

В основном низкая термостойкость,

Частично воспламеняющиеся,

В основном невысокая прочность,

Частично неустойчивы против растворителей.

Высокая сопротивляемость искусственных материалов хоть и является пре­имуществом в случае их применения, но служит недостатком при их утилизации. Из-за возрастания количества применяемых продуктов из искусственных мате­риалов их утилизация стала проблемой для охраны окружающей среды.