المواد الاصطناعية: المفهوم والأنواع والأمثلة - علم - 2026

و المواد الاصطناعية هي تلك المواد التي تصنع من البوليمرات تصنيعه أو الجزيئات الصغيرة. المركبات المستخدمة في صنع هذه المواد تأتي من الكيماويات البترولية أو البتروكيماويات.

تستخدم مركبات كيميائية مختلفة لصنع أنواع مختلفة من الألياف. معظم المواد الاصطناعية مصنوعة من مواد كيميائية تأتي من البوليمرات ، لذا فهي أقوى وأكثر مقاومة.

تشكل المواد الاصطناعية ما يقرب من نصف جميع المواد المستخدمة في جميع مجالات تكنولوجيا النسيج. هناك طرق مختلفة لتصنيع هذه المواد ، ولكن الأكثر شيوعًا هو الدوران الذائب. في هذه العملية ، يتم استخدام درجات حرارة عالية لتغيير وتشكيل شكل وأبعاد الألياف أو المواد الاصطناعية.

هذه المواد صلبة وغالبًا ما تقدم ميزات صديقة للمستهلك. بعض الميزات الأكثر شيوعًا هي المواد المقاومة للماء والمواد القابلة للتمدد والأجزاء المقاومة للبقع.

هذا ممكن لأن الألياف الطبيعية حساسة للعناصر وتميل إلى الانهيار بمرور الوقت ؛ هذا يعني أنها قابلة للتحلل. الألياف الطبيعية أيضًا عرضة للتلف من الآفات التي تتغذى عليها ، كما هو الحال مع العث الذي يتغذى على القطن والصوف والحرير.

الألياف الاصطناعية محصنة ضد هذه الآفات ولا تتضرر من التعرض للشمس أو الماء أو الزيت. بعض المواد الاصطناعية الأكثر شيوعًا هي النايلون والبوليستر وألياف الكربون والحرير الصناعي والياف لدنة أو ليكرا.

في الآونة الأخيرة ، كان هناك ازدهار في اختراع المواد الاصطناعية الجديدة. مع التكنولوجيا ، اكتشف العلماء طرقًا اصطناعية جديدة لربط الجزيئات الصغيرة بسلاسل بوليستر كبيرة مع الخصائص الصحيحة لاستخدامات معينة.

ومن الأمثلة على ذلك ألياف البولي بروبلين المستخدمة في السجاد أو أنواع البولي إيثيلين المستخدمة في صناعة الزجاجات البلاستيكية. لقد تمكنوا أيضًا من تطوير مواد قوية بشكل لا يصدق مثل الكيفلار.

أنواع وخصائص المواد التركيبية

البلاستيك الحيوي

لا تتحلل المواد البلاستيكية ، وهذا هو سبب كونها مصدرًا كبيرًا لتلوث البيئة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم اشتقاق معظم المواد البلاستيكية من النفط الخام ، وهو غير متجدد.

لكن التكنولوجيا جعلت من الممكن تحويل الموارد المتجددة إلى بلاستيك ومطاط صناعي. هذه المواد مستدامة لأنها توفر الموارد الأحفورية وعلى الرغم من أنها ليست قابلة للتحلل بعد ، إلا أنها تقدم كبير للعلم.

نايلون

وهي عائلة من البوليمرات الاصطناعية وقد تم إنتاجها لأول مرة في عام 1935 ؛ كانت أول ألياف صناعية منتجة بكميات كبيرة. كان هذا بسبب الحاجة إلى استبدال الحرير الآسيوي والقنب في المظلات خلال الحرب العالمية الثانية. في ذلك الوقت كانت تستخدم في صناعة الإطارات والخيام والعباءات وغيرها من الإمدادات العسكرية. تم استخدامه حتى لكسب المال الورقي في الولايات المتحدة.

إنه شديد الاشتعال ، يحترق بدلاً من الذوبان. إنه مرن للغاية إنه قوي جدًا ، فهو يقاوم الحشرات والحيوانات والفطريات والعديد من المواد الكيميائية جيدًا.

لها العديد من التطبيقات التجارية في الألياف الاصطناعية ، مثل أغطية الأرضيات والتعزيزات المطاطية ؛ كما أنها تستخدم في نمذجة أجزاء السيارات ، وخاصة حجرة المحرك ، وفي المعدات الكهربائية ، وفرش الأسنان ، والسجاد ، والنايلون ، وأقمشة الملابس.

يستخدم النايلون الصلب أيضًا في صناعة فرش الشعر والأجزاء الميكانيكية ، مثل البراغي والتروس. تستخدم راتنجات النايلون في بعض عبوات المواد الغذائية ؛ خاصة في تلك التي تأتي في أكياس للفرن وفي عبوات النقانق واللحوم.

مركبات بلاستيكية

هذا هو الاسم الذي يطلق على البلاستيك المقوى بألياف مختلفة لجعلها أكثر مرونة وقوة. مثال على ذلك هو الخلائط بين البوليمرات والكربون ، والتي تخلق مادة خفيفة الوزن تُستخدم لنقل الأشياء باستخدام الوقود بكفاءة.

يتم استخدام هذه المركبات بشكل متزايد ، لا سيما في صناعة الطيران. تتكون طائرات إيرباص A360 وطائرة بوينج 787 من 50٪ من البلاستيك. الشيء الوحيد الذي يمنع استخدامها بشكل أكبر ، خاصة في صناعة المركبات ، هو ارتفاع تكلفتها.

البوليستر

تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في صناعة النسيج ؛ معظم الملابس بها درجة من البوليستر. هناك بعض الأصناف القابلة للتحلل الحيوي ، على الرغم من أن معظمها ليس كذلك.

بالإضافة إلى الملابس ، يتم استخدام العديد من الأقمشة المنسوجة من البوليستر في المفروشات المنزلية والبياضات. يمكن العثور على البوليستر في القمصان والسراويل والسترات والقبعات والشراشف والألحفة والوسائد والحشوات والأثاث المنجد والمناشف. يستخدم البوليستر الصناعي لتقوية الإطارات وأحزمة الأمان ولتعزيز المواد البلاستيكية عالية الامتصاص.

تُستخدم هذه المواد أيضًا في صناعة الزجاجات والزوارق والكابلات والصور المجسمة وغيرها. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه كطبقة نهائية على المنتجات الخشبية ، مثل القيثارات والبيانو والديكورات الداخلية لليخوت.

البوليستر شديد المقاومة للبقع. الأصباغ الوحيدة التي يمكن أن تصبغها هي ما يسمى بالأصباغ المتفرقة. في العديد من الفرص ، يتم إنشاء مجموعات بين البوليستر والألياف الطبيعية للحصول على نتائج مختلفة. على سبيل المثال ، مزيج البوليستر / القطن ، بولي قطن ، هو نسيج قوي ومقاوم للتجاعيد ولا يتقلص.

مواد ذاتية الإصلاح

هذه المواد الجديدة التي يتم تطويرها لديها القدرة على إصلاح الضرر الذي يمكن اعتباره في أوقات أخرى غير قابل للإصلاح. تم اكتشافها في أوائل عام 2000.

البوليمرات ليست هي المادة الوحيدة القادرة على الشفاء الذاتي ، لكنها الأكثر كفاءة. إنها تنطوي على تصميمات معقدة للغاية ويصعب تصنيعها ، ولكن عند إصلاحها تكون أكثر متانة من البوليمرات الأخرى. من المتوقع أن يتم استخدامها بشكل متزايد في الطلاء والإلكترونيات والنقل.

ألياف كربونيه

إنه بلاستيك مقوى قوي وخفيف الوزن يحتوي على ألياف الكربون. قد يكون تصنيع ألياف الكربون مكلفًا ، ولكنه يستخدم على نطاق واسع في السيارات ، والفضاء ، والهندسة المدنية ، والسلع الرياضية ، والتطبيقات التقنية الأخرى.

إنه صلب ولكنه في نفس الوقت قابل للتشكيل وله مقاومة جيدة لدرجات الحرارة المرتفعة.

كيفلر

كيفلر بلاستيك قوي جدا. لها خصائص مرغوبة للغاية لأنها مصنوعة من ألياف مضغوطة بقوة ضد بعضها البعض. إنه أحد أقارب النايلون ، ويعتبر بوليمرًا فائقًا وقد تم طرحه في السوق في السبعينيات.

إنها مادة قوية جدًا ، لكنها خفيفة نسبيًا. لا يذوب ويتحلل فقط عند درجة حرارة أعلى من 450 درجة مئوية ؛ البرد لا يضره أيضًا ، يمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى -196 درجة مئوية. يقاوم الهجمات من المواد الكيميائية المختلفة ولا تضر الرطوبة بها.

الكيفلار مادة ممتازة مضادة للصواريخ البالستية ، حيث يصعب على الرصاصة أو السكين المرور عبر الألياف. إنه أقوى من الفولاذ ، مثل الدروع الحديثة ، لكنه أخف وزنا وأكثر مرونة من الفولاذ.

تشمل الاستخدامات الأخرى لـ Kevlar استخدامه في تصنيع إطارات الدراجات والقوارب الشراعية ورؤوس الأسطوانات للطبول الموسيقية.

ليكرا

الليكرا أو السبانديكس ألياف معروفة بأنها مرنة بشكل استثنائي ؛ يمكن أن تتوسع حتى 5 أضعاف حجمها. أثمن ما يميزه هو أنه على الرغم من التمدد فإنه يعود إلى حجمه الأصلي وأنه يجف أسرع من الأقمشة الأخرى. إنه أقوى وأكثر متانة من المطاط وقد تم اختراعه في الخمسينيات من القرن الماضي.

نظرا لمرونته وقوته ، فإنه يستخدم في العديد من أصناف الملابس ، وخاصة في الرياضة. شورتات ركوب الدراجات ، وسراويل السباحة ، وسراويل التزلج ، وبدلات الترياتلون ، وبدلات الغوص ليست سوى عدد قليل من الاستخدامات الأكثر شيوعًا. تشمل الاستخدامات الأخرى الملابس الداخلية وملابس السباحة والقفازات والليكرا.

البوليمرات الذكية التفاعلية

يمكن للمطاط والمواد الهلامية الاصطناعية تعديل شكلها استجابة للمؤثرات الخارجية ؛ هذا يعني أنهم يستجيبون للتغيرات في البيئة. هذه القدرة مفيدة للغاية لأنها يمكن أن تساعدك في تصميم مواد ذكية أخرى ، مثل أجهزة الاستشعار وأجهزة الإنذار. عند إضافة تقنية الشفاء الذاتي إلى هذه المعادلة ، يمكن أن يكون للنتائج استخدامات مهمة في العديد من الصناعات.

يمكن أن تكون هذه المواد حساسة للتغيرات في درجات الحرارة والرطوبة ودرجة الحموضة وشدة الضوء والمجالات المغناطيسية والإلكترونية. يمكنهم تغيير لونه أو شفافيته أو حتى شكله.

يتم استخدامها في الهندسة الطبية الحيوية ، والهلاميات المائية والتعبئة القابلة للتحلل.

أكريليك

تم تطويره في الأربعينيات من القرن الماضي ، وهو قوي وخفيف ودافئ ، لذلك يستخدم بشكل شائع في السترات وتنجيد الأثاث والسجاد وتغطية الأحذية والقفازات.

إنه ناعم جدًا لدرجة أنه يشبه ملمس الصوف ؛ بعد إجراء الإجراء الصحيح ، يمكن استخدامه لتقليد الأقمشة الأخرى مثل القطن. يستخدم أحيانًا كبديل للكشمير الأغلى ثمناً.

الأكريليك متين وقوي للغاية. يتقبل اللون جيدًا ، ولا توجد مشاكل عند غسله وعادة ما يكون مضادًا للحساسية. أما الملابس فتستخدم عادة في صناعة الجوارب والأوشحة والقبعات. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في خيوط الحياكة ، خاصة في الكروشيه.

مطاط صناعي

تعود أصول المطاط الصناعي إلى أواخر القرن التاسع عشر بسبب الحاجة إلى إنشاء نوع مختلف من المطاط الطبيعي الذي يمكن أن يلبي طلب صناعة السيارات.

يتحسن المطاط الصناعي على المطاط الطبيعي لأن تركيبته تسمح له بأن يكون أكثر قابلية للإدارة ويعاني من التشوهات دون أن يفقد مرونته.

مواد لاصقة

يمكن أن تكون المواد اللاصقة من أصل حيواني أو نباتي أو صناعي. هذا الأخير يعتمد على البوليمرات المشتقة من البترول ، وكذلك المطاط الصناعي أو غراء البولي يوريثين.

في المقابل ، يمكن تصنيف المواد اللاصقة ، وفقًا لتكوينها ، إلى مواد لاصقة من مكون واحد ومكونين.

البوليمر الطين

إنها تؤدي وظائف الطين الأرضي ، فهي تتكون أساسًا من البولي فينيل كلوريد (PVC). لقد تم طرحه في السوق لفترة قصيرة فقط ، ولكن تكلفته المنخفضة وإمكانياته تسمح باستخدامه على نطاق أوسع مقارنة بالطين التقليدي.

سيليكون

تم تنفيذ التركيب الاصطناعي للسيليكون في عام 1938. وهو منتج متعدد الاستخدامات للغاية للاستخدام اليومي في صناعات مثل الإلكترونيات أو البناء أو الأدوية أو الأثاث. احتمالية أكبر أنه يمكن تسخينه إلى درجات حرارة عالية دون تشويه أو فقدان خصائصه.

البلاستيكية الحرارية

اللدائن الحرارية هي مزيج من اللدائن المشتقة من النفط الخام مع الأكسجين والهيدروجين والكربون. قدرتها الرئيسية هي أنه يمكن صهرها حتى تتمكن لاحقًا من تبني الشكل الذي تريده.

يتم تطبيقه في صناعة السيارات لتطوير المصابيح الأمامية ، للمنتجات المقاومة للماء مثل ستائر الدوش أو معاطف المطر أو لتصنيع الأنابيب.

المراجع

1. ما هي بعض الأمثلة على المواد الاصطناعية؟ أسئلة وأجوبة. تعافى من reference.com.
2. خمس مواد تركيبية قادرة على تغيير العالم (2015). المحادثة. تعافى من theconversation.com.
3. النايلون (بولي أميد) (2017) Plastipedia. تعافى من bpf.com.uk.
4. الجزء الثامن: الصباغة بالأصباغ المتفرقة. (تسعة عشر واحد وثمانون). AATC. تعافى من books.google.com.
5. وسائل الراحة المنزلية: فن وعلم Keeping House. (2005) سايمون وشوستر. تعافى من books.google.com.
6. (2016) اشرح تلك الأشياء. تعافى من موقع explainthatstuff.com.
7. البوليمرات الذكية للفصل الحيوي والمعالجة الحيوية (2001) CRC. تعافى من books.google.com.
8. ماركة كيفلر®. أفضل وأقوى وأكثر أمانًا. تعافى من موقع dupont.com.
9. تكنولوجيا التصنيع: المواد والعمليات والمعدات (2011). بوكا راتون ، فلوريدا. الولايات المتحدة. اتفاقية حقوق الطفل. تعافى من books.google.com.