Что такое пластики и керамика
Пластики и керамика
Просмотр содержимого документа
«Пластики и керамика»
7 класс технологии урок 2 дата
Пластики и керамика. Пластики и керамика как материалы, альтернативные металлам. Область применения пластмасс, керамики, биокерамики. Экологические проблемы утилизации отходов пластмасс.
Практическая работа:изучение проблемы твердых бытовых отходов.
Тип урока- комбинированный
Методы: личностно-ориентированного подхода, частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный
Цель: формирование у человека системы практико-ориентированных знаний и умений и на их основе развития природосообразного поведения в окружающем мире.
1. Ознакомить учащихся с технологическими процессами несложных металлических и пластмассовых деталей;
2. Научить учащихся формулировать и записывать последовательность технологического процесса изготовления простой детали из металла или из пластмассы;
3. Развивать технологическое мышление, навыки планирования трудовой деятельности;
4. Делать выводы, обобщать.
Предметные: получение информации о технологии изготовления изделий из металлов и искусственных материалов;
регулятивные УУД: уметь определять и формулировать цель на уроке с помощью учителя; планировать своё действие в соответствии с поставленной задачей; вносить необходимые коррективы в действие после его завершения на основе его оценки и учёта характера сделанных ошибок;
коммуникативные УУД: слушать и понимать речь других; умение работать индивидуально и в группе; вести сотрудничество с учителем и сверстниками
познавательные УУД: формирование умения извлекать информацию из иллюстраций, текстов; ориентироваться в своей системе знаний; отличать новое от уже известного; добывать новые знания; находить ответы на вопросы, используя учебник, свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке.
Личностные: воспитание ответственности за результаты своей деятельности, развитие трудолюбия и бережного отношение к имуществу
Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая
Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой.
О чем мы говорили на прошлом уроке. Задание?
Порошковая металлургия не стоит на месте, развивается, появляются новые материалы: Металлокера́мика, Твердые сплавы, Пористый металл
Керамика — изделия из неорганических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, изготавливаемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг.
С древнейших времен и вплоть до наших дней керамические изделия занимают одно из ведущих мест в декоративно-прикладном искусстве всех народов мира.
В настоящее время керамика применяется как материал в промышленности (машиностроение, приборостроение, авиационная промышленность и др.), строительстве, искусстве, широко используется в медицине, науке. В XX столетии были созданы новые керамические материалы для использования в полупроводниковой индустрии и др. областях.
Видео «Гончарное дело»
Пластмассы (пластические массы) или пластики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры).
Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения.
История. Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательной резинки, шеллака).
Какими свойствами обладают пластмасс?
Типы пластмасс. В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:
• Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
• Также газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью.
• Углеродное волокно — материал, состоящий из тонких нитей. Углеродное волокно. чудесный полимер. прочнее стали, но гораздо легче его.
Как вы думаете, каким способом можно соединить пластмасс между собой?
Можно назвать несколько причин увеличения количества мусора:
рост производства товаров массового потребления одноразового использования;
увеличение количества упаковки; повышение уровня жизни, позволяющее пригодные к использованию вещи заменять новыми.
«Дикие» свалки не только уродуют ландшафт, но и представляют угрозу для здоровья людей. Вещества, образующиеся при разложении отходов, загрязняют атмосферный воздух. Дождевая вода вымывает ядовитые вещества разложившихся отходов; это приводит к загрязнению и заражению открытых водоемов и грунтовых вод. Сейчас известны способы уничтожения бытового мусора, не представляющие серьезной угрозы для окружающей среды.
Наибольшее распространение получили три способа ликвидации мусора:
устройство специально оборудованных свалок;компостирование мусора; утилизация на мусороперерабатывающих заводах
Каждый из нас ежедневно пользуется множеством вещей, которые после их использования также становятся спецотходами, например батарейки; неиспользованные медикаменты; остатки химических средств защиты растений (ядохимикатов); остатки красок, лаков, антикоррозионных средств и клеев; остатки косметики (тени для век, лак для ногтей, жидкость для снятия лака);остатки средств бытовой химии (средства для чистки, дезодоранты, пятновыводители, аэрозоли, средства по уходу за мебелью);
Видео «Утилизация мусора»
Утилизация отходов позволяет экономнее расходовать природные ресурсы.
Следует упомянуть о проблеме утилизации скопившихся в каждой стране огромных количеств изношенных автопокрышек. Перерабатывая их до так называемого дисперсного состояния (в резиновую крошку с размерами частиц от 0,63 до 5 мм), можно не только ликвидировать горы покрышек, но и изготавливать из них различные резиновые изделия. Среди них такие, как гидротермоизоляционные блоки, используемые в строительстве.
Довольно остро в последнее время стоит проблема утилизации отработанных люминесцентных ламп, широко используемых для освещения учреждений, в частности, школ.
Пр.р. изучение проблемы твердых бытовых отходов.
Составление вариантов решения проблем твердых бытовых отходов
1.Назовите основные причины возникновения проблемы отходов
2.Какие в настоящее время существуют способы ликвидации бытовых отходов (мусора)?
3.Какие вещества относятся к спецотходам?
4.Приведите примеры вещей, являющихся спецотходами
Урок 1
Технология изготовления изделий из порошков (порошковая металлургия). Пластики и керамика
Раздел. Технологии получения современных материалов.
Темы урока. 1. Технология изготовления изделий из порошков (порошковая металлургия). 2. Пластики и керамика.
Тип урока. Комбинированный.
Цели урока. По теме 1: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с технологией изготовления изделий из порошков; по теме 2: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с современными многофункциональными материалами; обучить школьников выполнять поиск в Интернете и других источниках информации о предприятиях региона проживания, использующих современные материалы и технологии их обработки.
Содержание урока 1
Технологии получения современных материалов
Что такое материал? Материал — это вещество (смесь веществ), которое используется для изготовления продукции, строительства или создания каких-либо материальных благ. В отличие от сырья под материалами обычно понимают продукты, прошедшие предварительную (промышленную) обработку.
Материалы могут быть основными и вспомогательными. Основными называют материалы, входящие в состав готовой продукции в виде её главной составляющей (например, мука при производстве хлебобулочных изделий). Вспомогательными называют материалы, которые применяются для придания продукту определённых свойств (соль, красители) либо способствуют нормальному протеканию производственного процесса.
§1. Технология изготовления изделий из порошков (порошковая металлургия)
В современном мире возникла необходимость создания изделий с особыми свойствами, которые невозможно получить с помощью известных технологий обработки материалов. Для решения этой задачи была создана порошковая металлургия.
Порошковая металлургия — технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них (или их сочетаний с неметаллическими порошками).
Элементы порошковой металлургии существовали ещё в Египте в III в. до н. э., где из порошков золота создавали украшения нужной формы.
В настоящее время данная технология позволяет получать высокоточные изделия из комбинации материалов, которые не смешиваются в обычных условиях, причём эти изделия обладают заранее заданными человеком свойствами (механическими, магнитными и др.). Кроме того, можно создать изделие, имеющее очень сложную форму, которую нельзя получить никакими другими технологическими операциями.
В общем виде технологический процесс порошковой металлургии состоит из четырёх основных этапов:
1) производство порошков: металлические порошки изготавливают измельчением металлов в специальных мельницах, распылением жидких металлов в среде газа, химическими методами и др.;
2) смешивание: порошки тщательно смешивают до получения однородной смеси;
3) формование: порошок засыпают в стальную пресс-форму, имеющую форму готовой детали, прессуют под большим давлением, в результате чего частички порошка плотно сцепляются друг с другом, и из формы достают готовую деталь;
4) спекание: спрессованные детали нагревают в печи при температуре ниже температуры плавления металла, после чего готовая деталь приобретает необходимую прочность и другие свойства.
Иногда применяют дополнительные операции: механическую, термическую или химическую обработку, пропитку смазками и др.
Широкое распространение получила металлокерамика — искусственный материал, представляющий собой соединение металлов (или сплавов) с неметаллами (керамикой). Металлокерамические изделия объединяют важные конструкционные и эксплуатационные свойства металлов и неметаллов. Твёрдые сплавы, полученные на этой основе, обладают повышенной прочностью и износостойкостью, благодаря чему их применяют для обработки металлов резанием (рис. 1), бурения горных пород и др.
Жаростойкость металлокерамики позволяет применять её в тормозных устройствах самолётов, автомобилей и других машин, так как при торможении выделяется много тепла.
Другим примером металлокерамики, полученной спеканием порошков из смеси металла (железа, бронзы и др.) и графита, могут служить пористые (имеющие мелкие отверстия — поры) самосмазывающиеся подшипники, хорошо удерживающие смазку (рис. 2). При изготовлении их пропитывают маслом, которое во время работы подшипников выдавливается из пор и смазывает трущиеся поверхности деталей. Такой же метод смазки применяют и в современных швейных машинах.
Изделия порошковой металлургии сегодня используют в различных отраслях: ракетостроении, авиастроении, автомобилестроении, транспортном и химическом машиностроении, приборостроении, турбостроении, при строительстве ядерных реакторов и др.
В настоящее время созданы пористые металлические сплавы, способные изменять свою форму под действием температуры или магнитного поля.
Таким образом, порошковая металлургия позволяет создавать многофункциональные материалы, удовлетворяющие возрастающие потребности людей.
Запоминаем опорные понятия
Материал основной, вспомогательный, порошковая металлургия, металлокерамика.
Самостоятельная работа
Подготовка к образовательному путешествию (экскурсии). Выясните, выполнив поиск в Интернете и других источниках информации, какие предприятия вашего города (региона проживания) используют современные материалы и технологии их обработки. Выберите предприятие, на которое можно совершить экскурсию, чтобы ознакомиться с применяемыми на нем технологиями. Сохраните информацию в форме описания, фотографий и др.
Проверяем свои знания
1. Чем основной материал отличается от вспомогательного?
Технология пластик и керамика 7 класс
Раздел «Технология получения современных материалов»
Тема: Пластик и керамика
Способствовать формированию и развитию знаний о пластике и керамике как материалах, альтернативных металлу.
1. Организационный этап.
2. Актуализация знаний.
-Посмотрите вокруг, вас окружает множество предметов, назовите материалы из которых они изготовлены (ответы учащихся)
3. Сообщение темы и содержания урока. Объяснение нового материала
Тема нашего урока Материалы, изменившие мир. Технологии получения материалов. Современные материалы: многофункциональные материалы, возобновляемые материалы (биоматериалы), пластики и керамика как альтернатива металлам,
Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году
Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения
Для пластмасс характерны следующие свойства:
высокая коррозионная стойкость. Пластмассы не подвержены электрохимической коррозии, на них не действуют слабые кислоты и щелочи. Есть пластмассы, стойкие к действию концентрированных кислот и щелочей. Большинство пластмасс безвредны в санитарном отношении;
высокие диэлектрические свойства;
хорошая окрашиваемость в любые цвета. Некоторые пластмассы могут быть изготовлены прозрачными, не уступающими по своим оптическим свойствам стеклам;
механические свойства широкого диапазона. В зависимости от природы выбранных полимеров и наполнителей пластмассы могут быть твердыми и прочными или же гибкими и упругими. Ряд пластиков по своей механической прочности превосходит чугун и бронзу.
высокие теплоизоляционные свойства.
хорошие технологические свойства. Изделия из пластмасс изготовляют способами безотходной технологии (без снятия стружки) – литьем, прессованием, формованием с применением невысоких давлений или в вакууме.
На данный момент во многих производственных сферах металл активно заменяется на пластик. Пластиковые детали в среднем весят на 30 процентов меньше, чем те же стальные
Керамика является одним из древнейших материалов, используемых для изготовления посуды и других изделий. Она обладает рядом положительных свойств: прочностью, термостойкостью, экологической и химической безопасностью, изделия из нее обладают высоким эстетическим потенциалом, это и определяет ее широкое использование.
Керамика — это изделия из глины (или глинистых веществ) с минеральными добавками или без них, полученные путем формования и последующего обжига. Для улучшения потребительских эстетических свойств керамику покрывают глазурью.
В мире современных материалов керамике принадлежит заметная роль, обусловленная широким диапазоном ее разнообразных физических и химических свойств. Керамика не окисляется и устойчива в более высокотемпературной области, чем металлы, Технология получения конструкционной керамики, как правило, менее энергоемка, чем производство альтернативных металлических материалов. Производство керамики, как правило, не загрязняет окружающую среду в такой мере, как металлургия, а сами керамические материалы позволяют принимать экологически оправданные технологические и технические решения Производство керамики, как правило, не загрязняет окружающую среду в такой мере, как металлургия, а сами керамические материалы позволяют принимать экологически оправданные технологические и технические решения Керамические материалы обладают большей биологической совместимостью, чем металлы и полимеры, и это позволяет использовать их в медицине как для имплантации искусственных органов, так и в качестве конструкционных материалов в биотехнологии и генной инженерии.
Сегодня уже практически невозможно представить современный мир без пластика. Этот материал уверенно вошёл в нашу жизнь, подкупив нас своей дешевизной и удобством эксплуатации.
Новое — это хорошо переработанное старое! Одной из главных проблем сегодня является утилизация и переработка твердых бытовых отходов. Постоянно увеличивающееся количество бытового мусора влечет за собой увеличение количества пластиковых отходов (бутылок, упаковочных материалов, пластмассовых изделий), которые составляют почти половину от всего объема. Утилизация пластиковых отходов становится все более актуальнее. Экологи уже давно бьют тревогу из-за чрезмерного загрязнения окружающей среды пластиковым мусором, который практически не разлагается и при горении выделяет токсичные газы, отравляющие все живое.
3 Самостоятельная работа
Предлагаю поискать в Интернете информацию о проблеме утилизации пластика и методах её решения.
Сокращение потребления пластика
Повышение осведомленности населения
Расширенная ответственность производителя за отходы
Совершенствование системы сбора и утилизации отходов
Получение энергии из отходов
4. Подведение итогов урока
— Какими свойствами обладают материалы, с которыми вы познакомились на уроке?
Урок 1
Технология изготовления изделий из порошков (порошковая металлургия). Пластики и керамика
Раздел. Технологии получения современных материалов.
Темы урока. 1. Технология изготовления изделий из порошков (порошковая металлургия). 2. Пластики и керамика.
Тип урока. Комбинированный.
Цели урока. По теме 1: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с технологией изготовления изделий из порошков; по теме 2: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с современными многофункциональными материалами; обучить школьников выполнять поиск в Интернете и других источниках информации о предприятиях региона проживания, использующих современные материалы и технологии их обработки.
Содержание урока 1
Технологии получения современных материалов
§2. Пластики и керамика
Пластики и керамику называют современными многофункциональными материалами из-за широкого их применения во многих областях человеческой деятельности.
Пластики
В 5 и 6 классах вы кратко ознакомились с искусственными материалами — пластмассами.
Пластики, или пластмассы (пластические массы) — это органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение нашли пластмассы на основе синтетических полимеров.
Синтетическими полимеры называют потому, что их получают с помощью технологий синтеза (синтез — процесс соединения веществ в единое целое) определённых химических веществ.
Полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Термореактивные полимеры при нагреве не плавятся, а разрушаются.
Кроме полимера, пластмассы содержат наполнители (для придания пластмассе таких свойств, как прочность и термостойкость), пластификаторы (для повышения пластичности материала) и красители (для окрашивания пластмасс в разные цвета).
Способ производства пластмасс был открыт учёными-химиками в середине XIX в. В настоящее время во многих областях деятельности человека недорогие пластмассы заменили дорогостоящие металлы и другие материалы (рис. 3).
Наиболее распространённой технологией получения изделия из пластмассы является технология литья под давлением, которая заключается в том, что расплавленная пластмасса впрыскивается в металлическую пресс-форму и при остывании образует готовую деталь.
Достоинством пластмасс является меньший, чем у металлов, вес, они не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и растворителей, не оказывают вредного воздействия на человека. Однако, многие пластмассы являются более хрупкими и менее прочными, чем металлы.
Благодаря полезным свойствам пластмассы широко применяют в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении и в быту.
Из-за широкого распространения пластмасс в мире возникла проблема утилизации их отходов, которые обязательно должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик в течение 100-200 лет.
В 1988 г. была введена система международных универсальных кодов переработки пластмасс (табл. 1).
Таблица 1
Международные универсальные коды переработки пластмасс
| Значок маркировки пластмассы | Название | Примечание |
| ПЭТ, ПЭТФ (полиэтилентерефталат) | Используется для производства тары для безалкогольных напитков, фруктовых соков и др. | |
| ПЭНД (полиэтилен низкого давления) | Применяется для производства бутылок, фляг, полужёсткой упаковки. Считается безопасным для пищевого использования | |
| ПВХ (поливинилхлорид) | Используется для производства труб, садовой мебели, оконных профилей, тары для моющих средств. Является потенциально опасным для пищевого использования | |
| ПЭВД (полиэтилен высокого давления) | Применяется для производства мусорных мешков, пакетов, плёнки и гибких ёмкостей. Считается безопасным для пищевого использования | |
| ПП (полипропилен) | Используется в автомобильной промышленности, при изготовлении игрушек, а также в пищевой промышленности, в основном для упаковок. Распространены полипропиленовые трубы для водопроводов. Считается безопасным для пищевого использования | |
| ПС (полистирол) | Используется при изготовлении плит теплоизоляции зданий, упаковок, посуды, ручек и др. Является потенциально опасным, особенно в случае горения, поскольку содержит стирол | |
| Прочие | К этой группе относится любой другой пластик, который не может быть включён в предыдущие группы. В основном это поликарбонат, который может содержать опасные для человека вещества |
Сегодня на базе пластиков создано углеродистое волокно, в 15 раз превосходящее по прочности самую лучшую сталь. Для этого изготовленное на основе целлюлозы вискозное волокно смешивают с синтетическими волокнами, искусственными смолами, другими высокомолекулярными соединениями и нагревают до высокой температуры в среде инертных газов. Получившееся волокно содержит более 85 % углерода, откуда и происходит его название. Благодаря прочности, устойчивости к воздействию высоких температур и химических веществ его используют в авиастроении, также из него изготавливают изделия для электро- и радиотехники. На основе углеродных волокон получают жёсткие и гибкие электронагреватели, обогреваемую одежду и обувь, защитные костюмы.
Керамика
Керамические изделия (керамику) получают из порошка, состоящего из соединений металлов с кислородом, азотом или углеродом, уплотнённого в пресс-форме и нагретого до 2000 °C в специальной печи. Детали из керамики, в отличие от металлов, могут выдерживать сильный нагрев, не теряя прочности, поэтому их стали широко использовать в двигателях внутреннего сгорания, установленных на современных автомобилях (клапаны, поршни, толкатели, шарики для шарикоподшипников и др.) (рис. 4). Причём эти детали легче стальных. Кроме того, керамика отличается высокой твёрдостью и стойкостью к истиранию. Учёными успешно испытан в лабораторных условиях полностью керамический двигатель, работающий при очень высоких температурах.
В металлообработке режущие инструменты с пластинами из корундовой керамики (корунд — искусственно синтезированный очень твёрдый минерал) легко обрабатывают высокопрочные стали.
В электротехнике и электронике керамические материалы используют для изготовления изоляторов, конденсаторов, для монтажа микропроцессоров, а также во многих полупроводниковых приборах.
В атомной энергетике керамику применяют вместо металлов в ядерных реакторах, где рабочие температуры слишком высоки для металлов.
Высокотехнологичная керамика, которая использовалась в космической индустрии, стала применяться в стоматологии при зубном протезировании. Эта керамика прочней обычного пломбировочного материала, имеет высокую биологическую совместимость с организмом человека, обладает идеально гладкой поверхностью.
В настоящее время в домашнем обиходе всё чаще появляются керамические ножи, овощечистки и др., имеющие лезвия, изготовленные на основе диоксида циркония (рис. 5). Лезвия таких кухонных инструментов не ржавеют и долго не требуют заточки, но очень чувствительны к ударам и падениям. Ножом нельзя резать на твёрдой поверхности во избежание выкрашивания режущей кромки.
Биоматериалы — это синтетические или естественные материалы, используемые в медицине. Биоматериалы применяют для улучшения качества и продолжительности жизни человека путём замены повреждённых участков его организма: отдельных органов и тканей, которые по разным причинам утратили способность выполнять возложенные на них функции. В настоящее время биоматериалы используют для лечения, восстановления и замены более 40 различных частей человеческого тела, включая кожные покровы, мышечную ткань, кровеносные сосуды, нервные волокна, костную ткань. На смену металлическим биоматериалам пришли биокерамические материалы (биокерамика) и синтетические полимеры, которые обладают необходимой биологической совместимостью с человеческими органами.
Знакомимся с профессиями
Литейщик пластмасс — специалист, занимающийся изготовлением деталей из пластмасс. Он готовит материал для литья по рецептуре, устанавливает пресс-формы, настраивает механизмы на заданный режим литья, контролирует режим и процесс литья по измерительным приборам, определяет качество литья, устраняет неполадки в работе литьевой машины.
Практическая работа № 1
Подготовка к образовательному путешествию
1. Сделайте информационное сообщение о подготовке к образовательному путешествию на предприятие, где применяются современные материалы (по результатам самостоятельной домашней работы). Сравните результаты вашего поиска информации с результатами одноклассников.
2. Выберите маршрут и составьте в рабочей тетради перечень того, на что следует обратить внимание при исследовании работы выбранного предприятия: вид производственного помещения, выпускаемая продукция, применяемые технологии, используемые современные материалы, оборудование и инструменты, транспортные средства, специальности работников и др.
Запоминаем опорные понятия
Пластики (пластмассы), технология синтеза, термопластичные и термореактивные полимеры, углеродистое волокно, керамика, биоматериалы (биокерамика).
Проверяем свои знания
1. Что, кроме полимеров, содержится в составе пластмасс?
2. Чем термопластичные пластмассы отличаются от термореактивных?
3. Назовите области применения промышленной керамики.