Ткани

Когда оказалось, что из шерсти и льна можно прясть нитки, люди научились ткать полотно. Древнейшие образцы льняной ткани - 7000років. Первые искусственные волокна появились лишь в конце XIX века.
Сегодня для производства тканей используется огромное многообразие натуральных и искусственных волокон. Натуральные волокна получают из различных растений и шерсти животных.
Овечья шерсть является основным источником волокон животного происхождения и состоит из кератина (вид белка). Все волокна животного происхождения имеют подобную структуру. Ткани изготавливают из мохера (шерсти ангорской козы), кашемира (шерсти кашемировой козы), шерсти обычной козы, верблюда, ламы, лошади и кролика.
Шелк получают из коконов тутового шелкопряда - гусеницы бабочки Bombyx mori. Шелкопряд выделяет жидкий белок-фибриногена, который мгновенно затвердевает на воздухе и превращается в фиброин. Каждый шелкопряд выпускает непрерывную нить фиброину длиной до нескольких километров, и обматывается ею. Разматывая собранные коконы, и получают шелковую нить.

Полимеры и пластмассы

Огромное количество предметов, что их раньше производили из дерева, металла и других материалов, сейчас изготавливают из пластмассы. У всех пластмасс есть общая черта формирования изделий из них происходят под воздействием температуры или давления.
Большинство пластмасс - это соединения, которые называются полимерами - веществами, состоящими из молекул, соединенных в цепи. Много полимеров, такие как полиэтилен и нейлон, - синтетические (искусственные) материалы. Другие встречаются в природе. Например, целлюлоза - это полимер, который содержится в стенках клеток растений и составляет основу древесины. Длинная цепочка целлюлозы состоит из молекул, которые содержат шесть атомов углерода, десять - водорода и пять - кислорода. Большинство полимеров - органические (то есть такие, которые содержат углерод) материалы, но есть и неорганические, такие как асбест.

Структура материалов

Прочность материала зависит от его внутренней структуры расположения в нем атомов или молекул. Все твердые металлы и большинство других твердых материалов имеют кристаллическую структуру, в которой атомы и молекулы расположены в правильном порядке. Расположение этих частиц и связи между ними предопределяют прочность материала. Например, резина состоит из цепочек молекул. В процессе вулканизации сера соединяется с цепочками молекул резины, располагая их рядом друг с другом. Происходит так называемое «химическое  сшивание», в результате чего резина становится более прочной и пригодной для использования в качестве материала для автомобильных шин.

Углерод и керамика

С этой целью используют и волокна других материалов, включая углерод (в виде графита), а также много видов прочных, жестких керамических материалов, таких как карбид кремния, карбид бора и оксид алюминия. Однако не все материалы такого вида получают искусственно. Например, древесина - природный композиционный материал, состоящий из прочных гибких волокон целлюлозы, связанных более твердым и хрупким веществом - лигнином, который придает структуре жесткости.

 

 

Композиционные материалы

Такие материалы состоят из двух и более различных материалов, при этом конечный продукт имеет лучшие свойства, чем любой из его компонентов. В основном таким путем добиваются повышения прочности. Образцом композиционного материала может быть железобетон. На более низком уровне тонкие волокна различных материалов с высокой прочностью на разрыв добавляют к материалам, которые способны выдерживать большие давление нагрузки. Стекловолокно в сочетании с паутинным шелком имеет гораздо большую прочность на разрыв, чем лучшие виды стали. И, к сожалению, самая маленькая поверхностная царапина приводит к образованию трещины даже при относительно малых нагрузках. Поэтому, чтобы использовать преимущества стекловолокна, к нему добавляют эпоксидную и полиэфирную смолы, которые защищают волокна от царапин и сохраняют их высокую прочность на разрыв.

Бетон

Не всегда материалы одинаково хорошо выдерживают разные виды напряжений. Например, бетон имеет большую прочность на сжатие, но относительно малую - на растяжение. Поэтому бетон часто армируют стальными стержнями для увеличения его прочности на разрыв.
Предварительно напряженный бетон - это улучшенный вид железобетона. Сначала стальные арматурные стержни растягивают, а затем заливают бетоном. После того, как бетон остывает, стержни уже не подвергаются напряжению растяжения и пытаются восстановить свою первоначальную длину. Но это невозможно, ведь они прочно вмурованы в бетон и, в итоге, вызывают в нем огромное напряжение сжатия. Во время использования данного материала любые усилия, направленные на разрушение бетона, должны сначала преодолеть силы сжатия в стальных стержнях. Вот почему предварительно напряженный бетон имеет большую прочность на разрыв и сжатие.
Для укрепления некоторых видов бетона применяют метод последующего напряжения с натяжением арматуры. Стальные стержни вставляют в отверстия в монолитных бетонных блоках и подвергают их растяжению. Как и в предыдущем случае, стержни создают в бетоне сильное напряжение и придают ему большую прочность на разрыв.