Bên cạnh những ứng dụng quan trọng của vật liệu kim loại và hợp kim, vật liệu phi kim loại cũng là vật liệu có ứng dụng rộng rãi và cực kì quan trọng trong đời sống con người.
Để hiểu hơn về vật liệu phi kim loại cũng như phân loại, tính chất cơ bản và một số vật liệu phi kim loại thông dụng, mời các em cùng HOC247 tìm hiểu nội dung tóm tắt lý thuyết và bài tập minh hoạ Bài 5: Vật liệu phi kim loại môn Công nghệ 11 Kết nối tri thức.
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Phân loại vật liệu phi kim loại
Dựa vào cấu tạo, tính chất; người ta phân loại vật liệu phi kim loại thường dùng trong ngành cơ khí như hình:
Hình 1. Phân loại vật liệu phi kim loại
1.2. Tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại
a. Tính chất cơ học
- Vật liệu phi kim loại có tính đàn hồi nhưng không có tính dẻo.
- So với vật liệu kim loại và hợp kim, vật liệu phi kim loại mềm hơn, ngoại trừ kim cương.
b. Tính chất vật lí
- Khối lượng riêng của các vật liệu phi kim loại nhỏ hơn các vật liệu kim loại.
- Vật liệu phi kim loại là chất cách điện, do đó chúng không hỗ trợ dẫn nhiệt và điện.
- Ở nhiệt độ phòng, các vật liệu phi kim loại có thể được tìm thấy ở thể rắn hoặc thể khí, ngoại trừ bromine là phi kim duy nhất có ở thể lỏng.
- Các vật liệu phi kim loại được đun sôi và nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.
c. Tính chất hoá học
- Vật liệu phi kim loại không bị oxi hoá, không bị ăn mòn trong các môi trường acid, muối,...
- Tuy nhiên theo thời gian, chất lượng của vật liệu phi kim sẽ bị giảm dần do sự lão hoá dưới tác dụng của nhiệt độ, độ ẩm, tia cực tím, bức xạ, ozone, điện, hoá học, vi sinh vật,...
d. Tính công nghệ
- Chất dẻo được gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau như đùn, đúc phun, thổi ép,... tuỳ theo từng loại vật liệu.
- Công nghệ đùn thường dùng cho loại vật liệu nhiệt dẻo, cao su; công nghệ đúc phun dùng cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su; công nghệ đúc thổi dùng cho nhựa nhiệt dẻo.
1.3. Một số vật liệu phi kim loại thông dụng
a. Nhựa nhiệt dẻo
| Nhựa nhiệt dẻo là hợp chất cao phân tử (hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản). |
- Nhựa nhiệt dẻo là một loại nhựa chảy mềm thành chất lỏng dưới tác dụng của nhiệt độ cao và đóng rắn lại khi làm nguội.
- Nhựa nhiệt dẻo có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhẹ, không dẫn điện, không bị oxi hoá, ít bị hoả chất tác dụng, dễ pha màu, dễ gia công và có khả năng chế biến lại.
- Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt dẻo được dùng để chế tạo bánh răng, ổ trượt, bu lông, ốc vít nhựa trong một số máy móc như thiết bị kéo sợi,...
Hình 2. Nhựa nhiệt dẻo
b. Nhựa nhiệt rắn
| Nhựa nhiệt rắn là hợp chất cao phân tử. Nhựa nhiệt rắn hoá rắn ngay sau khi được ép dưới áp suất, nhiệt độ gia công. |
- Nhựa nhiệt rắn không thể nóng chảy hay hoà tan trở lại được nữa, không có khả năng tái chế lại (do nhiệt độ nóng chảy cao).
- Nhựa nhiệt rắn chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cao, nhẹ, không dẫn điện, không dẫn nhiệt và không có khả năng tái sinh.
- Trong ngành cơ khí, nhựa nhiệt rắn được dùng để chế tạo bánh răng, ổ trượt, thanh nẹp chịu nhiệt của các loại bếp, lò điện; vỏ tàu thuyền, ô tô; ống dẫn hoá chất, bể chứa hoá chất; các chi tiết trong và trên máy bay (cửa, cánh quạt, khoang hàng, cánh đuôi).
Hình 3. Nhựa nhiệt rắn
c. Cao su
| Cao su là hợp chất cao phân tử. Cao su gồm 2 loại: cao su thiên nhiên và cao su nhân tạo. Cao su thiên nhiên thường được chế biến từ nhựa cây cao su, còn cao su nhân tạo thường được chế biến từ than đá, dầu mỏ. |
- Cao su là loại vật liệu có tính đàn hồi cao, độ giãn dài khi kéo đạt tới 700% đến 800%, khả năng giảm chấn động tốt, độ cách nhiệt, cách âm cao.
- Trong ngành cơ khí, cao su được dùng làm săm lốp, ống dẫn, các phần tử đàn hồi của khớp, trục, đai truyền, vòng đệm, sản phẩm cách điện,...
Hình 4. Cao su
1.4. Một số phương pháp đơn giản nhận biết tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại
Để nhận biết được tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại, ta có thể dùng các phương pháp như sau:
a. Quan sát đặc trưng quang học
- Các loại vật liệu phi kim loại có thể được phân biệt bằng đặc trưng quang học như trong suốt hay đục mờ.
- Nhựa nhiệt rắn thường có tính chất trong suốt, trong khi một số nhựa nhiệt dẻo như PVC, PS, PMMA, PC,... cũng có tính chất trong suốt.
- Tuy nhiên, các loại nhựa khác như HDPE, LDPE, PP, PTFE, PA,... lại có tính đục mờ.
b. Xác định khối lượng riêng
- Khối lượng riêng của các vật liệu phi kim loại có thể xác định bằng cân.
- Chúng tương đối nhẹ, dao động từ 0,9 g/cm3 đến 2 g/cm3.
c. Phá huỷ của mẫu khi chịu tác động cơ học
- Búa đập được dùng để phân biệt tính giòn của các vật liệu.
- Các loại nhựa nhiệt rắn thường có tính giòn, còn các loại nhựa nhiệt dẻo và cao su mềm dẻo thì không vỡ khi bị đập.
Bài tập minh họa
Bài 1. Em hãy trình bày các tính chất của vật liệu phi kim loại.
Hướng dẫn giải
Các tính chất của vật liệu phi kim loại:
- Tính chất cơ học: Vật liệu phi kim loại thường có tính đàn hồi.
- Tính chất vật lí: Khối lượng riêng của các vật liệu phi kim loại nhỏ hơn các vật liệu kim loại. Vật liệu phi kim loại cách điện. Ngoài ra, các vật liệu phi kim loại được đun sôi và nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.
- Tính chất hoá học: Vật liệu phi kim loại không bị oxi hoá, không bị ăn mòn trong các môi trường acid, muối….
- Tính công nghệ: Vật liệu phi kim loại được gia công bằng nhiều phương pháp khác nhau như đùn, đúc, phun, thổi, ép…
Bài 2. Em hãy trình bày cách nhận biết vật liệu phi kim loại bằng phương pháp xác định đặc trưng quang học.
Hướng dẫn giải
- Các loại vật liệu phi kim loại có thể được phân biệt bằng đặc trưng quang học như trong suốt hay đục mờ.
- Nhựa nhiệt rắn thường có tính chất trong suốt, trong khi một số nhựa nhiệt dẻo như PVC, PS, PMMA, PC,... có tính chất trong suốt.
- Tuy nhiên, các loại nhựa khác như HDPE, LDPE, PP, PTFE, PA,... lại có tính đục mờ.
Luyện tập Bài 5 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Học xong bài này các em có thể:
- Mô tả được tính chất, công dụng của vật liệu phi kim loại.
- Nhận biết được tính chất cơ bản của một số vật liệu phi kim loại phổ biến bằng phương pháp đơn giản.
2.1. Trắc nghiệm Bài 5 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Công nghệ 11 Kết nối tri thức Chương 2 Bài 5 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
Câu 1:
Vật liệu phi kim loại gồm
- A. Vật liệu vô cơ, vật liệu hữu cơ
- B. Kim loại, hợp kim
- C. Nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su
- D. Các vật liệu mới
-
- A. Nhựa cây cao su
- B. Than đá
- C. Dầu mỏ
- D. Cả B và C đều đúng
-
- A. Quan sát đặc trưng quang học
- B. Xác định khối lượng riêng
- C. Phá hủy mẫu bằng tác động cơ học
- D. Cả 3 đáp án trên
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
2.2. Bài tập SGK Bài 5 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Công nghệ 11 Kết nối tri thức Chương 2 Bài 5 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Mở đầu trang 25 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Khám phá trang 25 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Khám phá trang 26 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Kết nối năng lực trang 26 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Khám phá trang 27 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Kết nối năng lực trang 27 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Thực hành trang 28 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Vận dụng trang 28 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Hỏi đáp Bài 5 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Công nghệ HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
