Materiaal

Een materiaal is een natuurlijke of kunstmatig geproduceerde stof die bestemd is om verwerkt te worden tot bruikbare producten. Een materiaal is dus een stoffelijke zaak, die geselecteerd wordt op basis van zijn eigenschappen met het oog op een bepaalde toepassing.

De term materiaal wordt gewoonlijk alleen gebruikt, als de verwerkte stof nog aan te wijzen is in onderdelen van het eindproduct. Anders spreekt men eerder van grondstof of ingrediënt.

Bekende voorbeelden van materialen zijn: houten planken, staalplaat, touw, beton.

Toepassing

Materialen worden toegepast:

In de bouw, bij het maken van gebouwen, wegen en kanalen
In de industrie, bij de ambachtelijke en industriële productie van goederen
In de kunst, bij het creëren van kunstvoorwerpen

Geschiedenis

De oudste materialen zijn natuurlijke materialen, zoals boomstammen, takken, keien, dierenvellen, en zo voort. Een humoristisch beeld van dergelijke toepassingen wordt gepresenteerd in de tekenfilmserie "The Flintstones".

Geleidelijk leerde de mens materialen uit de natuur verder te bewerken tot kleding, wapens en gebruiksvoorwerpen.

Enkele belangrijke technologieën waren:

Het bakken van klei tot aardewerk,
Het gebruiken van leem voor muren.
Het looien van dierenhuiden tot leer.
Het bewerken van vlas tot linnen, schapenvachten tot wollen kleding
Metaalbewerking

Diverse perioden uit de prehistorie worden genoemd naar de materiaaltechnologieën waarover men beschikte (Steentijd, kopertijd, bronstijd en ijzertijd).

In de twintigste eeuw werd het aantal mogelijkheden sterk uitgebreid door de ontwikkeling van kunststoffen.

Veel nieuwe materialen zijn ontwikkeld als nevenproduct van de ruimtevaarttechnologie, onder andere nieuwe soorten technisch keramiek en Tempur (gebruikt in matrassen en schoenen).

Zie ook: Tijdsbalk van de materiaaltechnologie

Eigenschappen van materialen

De relatie tussen de samenstelling en structuur van materialen met hun eigenschappen wordt wetenschappelijk onderzocht in de materiaalkunde.

Mechanische eigenschappen

Mechanische eigenschappen zijn:

Thermische eigenschappen

Smeltpunt
Verwekingspunt
Glastemperatuur (voor rubber)
Warmtegeleidbaarheid
Soortelijke warmte
Uitzettingscoëfficiënt
Thermische stabiliteit (hittebestendigheid) (koudebestendigheid)

Chemische eigenschappen

Chemische stabiliteit (reactiviteit)
Zuurbestendigheid, en dergelijke
Corrosiebestendigheid
Vochtbestendigheid

Akoestische eigenschappen

Optische (of esthetische) eigenschappen

Kleur
Lichtechtheid
Helderheid (van transparante materialen)
Brekingsindex
Fluorescentie

Traagheid

Soortelijke massa

Elektriciteit en magnetisme

Oppervlak

Ruwheid
Adhesie
Hechting van lijmen en lakken

Radioactiviteit

Radioactiviteit
Doorlaatbaarheid voor straling

Ecologie en biologie

Biologische afbreekbaarheid
Toxische eigenschappen
Houdbaarheid
Biocompatibiliteit (van belang voor protheses, zoals kunstkleppen voor een hart)

Verloop in de tijd

De bovengenoemde eigenschappen kunnen in de loop der tijd veranderen. Bijvoorbeeld, na het storten van beton duurt het enige weken of maanden voor het materiaal de gewenste sterkte heeft bereikt.

Hout kan na verlopen van jaren verrotten en bezwijken. Zie ook duurzaamheid

Structuur en samenstelling

Kleine hoeveelheden van toegevoegde bestanddelen bepalen mede de eigenschappen van een materiaal. Zie hiervoor Legering.

De mechanische eigenschappen van metaal kunnen deels verklaard worden door de kristalstructuur van het metaal. Door deze verbanden in kaart te brengen, kunnen nieuwe materialen ontwikkeld worden met de gewenste eigenschappen.

Doordat materialen als hout vezels bevatten, zijn ze in bepaalde richtingen sterker dan in andere richtingen. Dat verschijnsel heet anisotropie.

Materiaalkeuze

Een goede materiaalkeuze staat of valt met een goed begrip van de wijze waarop het eindproduct gebruikt zal worden. Dit is een onderdeel van het vakgebied Industrieel ontwerpen, maar komt ook bij vele andere technische gebieden aan de orde.

Naast de eigenschappen van het materiaal zelf, moet er ook rekening worden gehouden met aspecten als:

Prijs en beschikbaarheid
Levertijden
Persoonlijke voorkeuren
Mode

Daarbij moet de totale levenscyclus van het product in het oog gehouden worden:

De fabricage (aspect: bewerkbaarheid van het materiaal, snelheid van werken, bijvoorbeeld, de droogtijd van lijm)
Het gebruik zelf
Verwerkbaarheid na gebruik (afvalverwerking en hergebruik)

De eisen die aan een materiaal gesteld worden liggen vaak op verschillende vlakken en hangen sterk af van de toepassing die men in gedachte heeft. Een materiaal kan bijvoorbeeld hard zijn, zoals glas, maar ook bros en zwaar. Voor een toepassing als de vervaardiging van melkflessen is glas daarom goeddeels verdrongen door een kunststof, HDPE. Ook economische of ecologische overwegingen spelen hierbij een grote rol. Diamant is bijvoorbeeld zowel hard als licht, maar is bijzonder duur en moeilijk tot melkflessen te vormen.

Lijst van materialen

Materialen zijn in te delen in vier hoofdgroepen:

Materialen van biologische oorsprong, bijvoorbeeld hout of wol
Materialen van minerale oorsprong: natuursteen, glas, en keramische materialen
Metalen en legeringen
Kunststoffen

Daarnaast zijn er samengestelde materialen (composieten), samengesteld uit materialen uit meer dan één hoofdgroep.

Biologische materialen

Materiaal in de taal

Het woord materiaal wordt ook gebruikt voor:

Onbewerkte teksten en afbeeldingen te gebruiken voor het schrijven van een boek of artikel
Onbewerkte beeld- of geluidsopnamen
Studiemateriaal
Een persoon met talent om opgeleid te worden tot operazangeres, balletdanser, topvoetballer en dergelijke.

Zie ook

Composiet

Materiaal | Techniek

Gourt Home::Gourt :: Materiaal