Les 6: functionele materialen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H5.5 Functionele materialen

Na deze les kun je:

1. De toepassing van materialen uitleggen aan de hand van hun stof eigenschappen
   
2. Uitleggen wat het beroep van een industrieel ontwerper inhoudt

Ultra Studio

Metalen

• Goede geleiders elektriciteit en warmte
• Makkelijk te vervormen en bewerken
• (=taai en buigzaam)
• Legeringen voor verschillende eigenschappen
• IJzer + koolstof = staal
• Staal is sterker en buigzamer dan ijzer
• Aluminium is 3x zo licht als staal

Keramische materialen

• Glas, aardewerk, baksteen
• Goed bestand tegen hitte en chemicalien
• Geleiden warmte en elektriciteit slecht
• Hard en slijtvast
• Bros (breken)
• Glasvezel

Polymeren

• Rubber, eiwitten, DNA
• Plastics, nylon, kunstvezel
• BINAS 67A1
• Grondstof: aardolie
• Slechte geleiders warmte en elektriciteit
• Gedrag bij verwarmen (thermoplast, thermoharder)
• Goedkoop
• Niet afbreekbaar!
• Supersterke kunststofvezels: Kevlar, Dyneema

Composieten

• = samengesteld materiaal
• Kunststof waarin vezels vermengd zijn
• Vezels kunnen grote krachten weerstaan
• Kunststof houdt het bij elkaar
• Lage dichtheid
• Vliegtuig- en scheepsbouw
• Supercars en F1
• Kogelwerende vesten

Duurzaamheid

• Productiefase
• Gebruiksfase
• Afdankfase
• Circulair ontwerpen en gebruiken
• Afval = grondstof
• Cradle-to-cradle principe
• Recyclen
• Upcyclen

Bij de bouw van vliegtuigen wordt veel meer gebruik gemaakt
van aluminium dan van staal

Waardoor is aluminium meer geschikt dan ijzer?

1. Prijs
2. Kwaliteit
3. Dichtheid
4. Soortelijke warmte

Koper geleidt elektriciteit goed, maar zilver geleidt nog beter.
Toch wordt meestal koper gebruikt.

Waardoor is de toepassing van koper groter dan van zilver?

1. Prijs
2. Kwaliteit
3. Warmte-geleidingscoefficient
4. Soortelijke weerstand

Het is mogelijk een huis te bouwen van stro.
Het stro wordt bedekt met leem of klei.

Waarom kun je stro met leem een composiet kunt noemen?

1. Omdat het kan composteren
2. Omdat het een samengesteld materiaal is
3. Omdat stro hier als vezelversterking werkt
4. Omdat het stro met het leem een reactie veroorzaakt

Gewapend beton is beton waarin staaldraden zijn verwerkt.

Waardoor geven staaldraden het beton betere eigenschappen?

1. Door de lage lineaire uitzettingscoëfficiënt van staal
2. Door de hoge dichtheid van staal
3. Door de hoge treksterkte van staal
4. Door het hoge smeltpunt van staal

Waarom wordt een kogelwerend vest
van een composiet gemaakt?

1. Voor een gering gewicht
2. Om supersterke kunststofvezels te kunnen gebruiken
3. Voor buigzaamheid van het materiaal

Gewone fietsframes zijn gemaakt van metaal. Professionele wielrenners rijden op een fiets gemaakt van een composiet van koolstofvezels en epoxyhars.

Wat is het voordeel van het composiet boven een metaal?

1. De soortelijke warmte is kleiner
2. De treksterkte is kleiner
3. De elasticiteitsmodulus is kleiner
4. De dichtheid is kleiner

Huiswerk

Geen huiswerk

:)

Tot
morgen!