วัสดุสังเคราะห์: แนวคิดประเภทและตัวอย่าง - วิทยาศาสตร์ - 2026

วัสดุสังเคราะห์เป็นวัสดุเหล่านั้นที่ทำจากโพลิเมอร์สังเคราะห์หรือโมเลกุลขนาดเล็ก สารประกอบที่ใช้ทำวัสดุเหล่านี้มาจากสารเคมีปิโตรเลียมหรือปิโตรเคมี

สารประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันใช้ในการสร้างเส้นใยประเภทต่างๆ วัสดุสังเคราะห์ส่วนใหญ่ทำจากสารเคมีที่มาจากโพลีเมอร์จึงมีความแข็งแรงและทนกว่า

วัสดุสังเคราะห์คิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของวัสดุทั้งหมดที่ใช้ในเทคโนโลยีสิ่งทอทุกสาขา มีวิธีการต่างๆในการผลิตวัสดุเหล่านี้ แต่ที่พบมากที่สุดคือการกลึงแบบหลอม ในกระบวนการนี้อุณหภูมิสูงจะถูกใช้เพื่อเปลี่ยนและขึ้นรูปรูปร่างและขนาดของเส้นใยหรือวัสดุสังเคราะห์

วัสดุเหล่านี้มีความเหนียวและมักมีคุณสมบัติที่เป็นมิตรกับผู้บริโภค คุณสมบัติทั่วไปบางประการ ได้แก่ วัสดุกันน้ำวัสดุที่ยืดได้และชิ้นส่วนที่ทนต่อการเปื้อน

สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากเส้นใยธรรมชาติมีความไวต่อองค์ประกอบและมีแนวโน้มที่จะสลายไปตามกาลเวลา ซึ่งหมายความว่าสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เส้นใยธรรมชาติยังมีแนวโน้มที่จะได้รับความเสียหายจากศัตรูพืชที่กินพวกมันเช่นเดียวกับในกรณีของแมลงเม่าที่กินฝ้ายขนสัตว์และไหม

เส้นใยสังเคราะห์มีภูมิคุ้มกันต่อศัตรูพืชเหล่านี้และไม่ได้รับความเสียหายจากการโดนแสงแดดน้ำหรือน้ำมัน วัสดุสังเคราะห์ที่พบมากที่สุด ได้แก่ ไนลอนโพลีเอสเตอร์คาร์บอนไฟเบอร์เรยอนและสแปนเด็กซ์หรือไลคร่า

เมื่อไม่นานมานี้มีการคิดค้นวัสดุสังเคราะห์ใหม่ ๆ ด้วยเทคโนโลยีนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเส้นทางสังเคราะห์ใหม่เพื่อเชื่อมโยงโมเลกุลขนาดเล็กเข้ากับโซ่โพลีเอสเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีคุณสมบัติที่ถูกต้องสำหรับการใช้งานเฉพาะ

ตัวอย่างเช่นเส้นใยโพลีโพรพีลีนที่ใช้ในพรมหรือโพลีเอทิลีนชนิดต่างๆที่ใช้ทำขวดพลาสติก พวกเขายังสามารถพัฒนาสารที่แข็งแกร่งอย่างเหลือเชื่อเช่นเคฟลาร์

ประเภทและลักษณะของวัสดุสังเคราะห์

พลาสติกชีวภาพ

พลาสติกไม่ย่อยสลายซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้พลาสติกส่วนใหญ่ยังมาจากน้ำมันดิบซึ่งไม่สามารถหมุนเวียนได้

แต่เทคโนโลยีทำให้สามารถเปลี่ยนทรัพยากรหมุนเวียนเป็นพลาสติกและยางสังเคราะห์ได้ สารเหล่านี้มีความยั่งยืนเนื่องจากช่วยประหยัดทรัพยากรฟอสซิลและแม้ว่าจะยังไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ แต่ก็เป็นความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่สำหรับวิทยาศาสตร์

ไนลอน

เป็นตระกูลโพลีเมอร์สังเคราะห์และผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2478 เป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่ผลิตจำนวนมากเป็นครั้งแรก เนื่องจากความต้องการที่จะเปลี่ยนผ้าไหมเอเชียและป่านในร่มชูชีพในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ในเวลานั้นถูกใช้ในการทำยางรถยนต์เต็นท์เสื้อปอนโชและเครื่องใช้ทางทหารอื่น ๆ มันถูกใช้เพื่อทำเงินในสหรัฐอเมริกาด้วยซ้ำ

เป็นสารไวไฟสูงเผาไหม้แทนที่จะละลาย มันค่อนข้างยืดหยุ่น มีความแข็งแรงทนทานต่อแมลงสัตว์เชื้อราและสารเคมีหลายชนิดได้เป็นอย่างดี

มีการใช้งานเชิงพาณิชย์มากมายในเส้นใยสังเคราะห์เช่นในวัสดุปูพื้นและยางเสริมแรง นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างแบบจำลองชิ้นส่วนยานยนต์โดยเฉพาะห้องเครื่องและในอุปกรณ์ไฟฟ้าแปรงสีฟันพรมไนล่อนและผ้าเสื้อผ้า

ไนลอนแข็งยังใช้ทำแปรงผมและชิ้นส่วนกลไกเช่นสกรูและเฟือง เรซินไนล่อนใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหารบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในถุงสำหรับเตาอบและในบรรจุภัณฑ์ไส้กรอกและเนื้อสัตว์

สารประกอบพลาสติก

นี่คือชื่อเรียกของพลาสติกที่ได้รับการเสริมแรงด้วยเส้นใยที่แตกต่างกันเพื่อให้ยืดหยุ่นและแข็งแรงมากขึ้น ตัวอย่างคือส่วนผสมระหว่างโพลีเมอร์และคาร์บอนซึ่งสร้างวัสดุน้ำหนักเบาที่ทำหน้าที่ขนส่งสิ่งของโดยใช้เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพ

สารประกอบเหล่านี้ถูกนำมาใช้มากขึ้นโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เครื่องบินแอร์บัส A360 และโบอิ้ง 787 ทำจากพลาสติก 50% สิ่งเดียวที่ป้องกันไม่ให้มีการใช้งานมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตยานยนต์คือต้นทุนที่สูง

เส้นใยสังเคราะห์

วัสดุนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เสื้อผ้าส่วนใหญ่มีโพลีเอสเตอร์บางเกรด มีบางพันธุ์ที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้แม้ว่าส่วนใหญ่จะไม่เป็นเช่นนั้นก็ตาม

นอกจากเสื้อผ้าแล้วผ้าทอโพลีเอสเตอร์จำนวนมากยังใช้ในการตกแต่งบ้านและผ้าปูที่นอน โพลีเอสเตอร์สามารถพบได้ในเสื้อกางเกงแจ็คเก็ตหมวกผ้าปูที่นอนผ้านวมหมอนอิงวัสดุบุเฟอร์นิเจอร์หุ้มเบาะและผ้าขนหนู โพลีเอสเตอร์อุตสาหกรรมใช้เสริมยางเข็มขัดนิรภัยและเสริมแรงพลาสติกที่ดูดซับสูง

วัสดุนี้ยังใช้ทำขวดเรือแคนูสายเคเบิลและโฮโลแกรมและอื่น ๆ อีกด้วย นอกจากนี้ยังใช้เป็นผลิตภัณฑ์ไม้เช่นกีตาร์เปียโนและการตกแต่งภายในเรือยอทช์

โพลีเอสเตอร์ทนต่อคราบสกปรกได้ดี สีย้อมเดียวที่สามารถย้อมได้คือสีย้อมที่เรียกว่าสีย้อมกระจาย ในหลาย ๆ โอกาสการผสมผสานระหว่างโพลีเอสเตอร์และเส้นใยธรรมชาติถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นโพลีเอสเตอร์ / ฝ้ายผสมโพลีคอตตอนเป็นผ้าที่แข็งแรงทนทานต่อรอยยับและไม่หดตัว

วัสดุซ่อมแซมตัวเอง

วัสดุใหม่ที่กำลังพัฒนาเหล่านี้มีความสามารถในการซ่อมแซมความเสียหายที่ในช่วงเวลาอื่นอาจถือว่าไม่สามารถแก้ไขได้ พวกมันถูกค้นพบในต้นปี 2000

โพลีเมอร์ไม่ใช่วัสดุชนิดเดียวที่สามารถรักษาตัวเองได้ แต่ยังมีประสิทธิภาพสูงสุด พวกเขาเกี่ยวข้องกับการออกแบบที่ซับซ้อนมากและผลิตได้ยาก แต่เมื่อซ่อมแซมแล้วจะมีความทนทานมากกว่าโพลีเมอร์อื่น ๆ คาดว่าจะถูกนำไปใช้มากขึ้นในการเคลือบอิเล็กทรอนิกส์และการขนส่ง

คาร์บอนไฟเบอร์

เป็นพลาสติกเสริมความแข็งแรงและน้ำหนักเบาที่ประกอบด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ คาร์บอนไฟเบอร์อาจมีราคาแพงในการผลิต แต่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์การบินและอวกาศวิศวกรรมโยธาสินค้ากีฬาและการใช้งานทางเทคนิคอื่น ๆ

มีความแข็ง แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถขึ้นรูปได้และทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี

เคฟล่าร์

เคฟลาร์เป็นพลาสติกที่แข็งแรงมาก มีคุณสมบัติที่เป็นที่ต้องการอย่างมากเนื่องจากทำจากเส้นใยที่กดทับกันอย่างรุนแรง เป็นญาติกับไนลอนซึ่งถือเป็นซูเปอร์โพลีเมอร์และได้รับการแนะนำสู่ตลาดในยุค 70

เป็นวัสดุที่แข็งแรงมาก แต่ค่อนข้างเบา ไม่ละลายและสลายตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 450 ° C เท่านั้น ความเย็นไม่เป็นอันตรายต่อมันเช่นกันสามารถอยู่รอดได้ที่อุณหภูมิต่ำถึง -196 ° C ต่อต้านการโจมตีจากสารเคมีและความชื้นที่แตกต่างกันไม่ทำลายมัน

เคฟลาร์เป็นวัสดุป้องกันขีปนาวุธที่ดีเยี่ยมเนื่องจากกระสุนหรือมีดผ่านเส้นใยได้ยาก มีความแข็งแรงกว่าเหล็กเหมือนเกราะสมัยใหม่ แต่เบาและยืดหยุ่นกว่าเหล็ก

การใช้งานอื่น ๆ สำหรับ Kevlar ได้แก่ การใช้ในการผลิตยางรถจักรยานเรือใบและหัวกลองสำหรับกลองดนตรี

ไลคร่า

ไลคร่าหรือสแปนเด็กซ์เป็นเส้นใยที่มีความยืดหยุ่นเป็นพิเศษ สามารถขยายได้ถึง 5 เท่าของขนาด ลักษณะที่ล้ำค่าที่สุดคือแม้จะยืดออก แต่ก็กลับมามีขนาดเท่าเดิมและแห้งเร็วกว่าผ้าชนิดอื่น มีความแข็งแรงและทนทานกว่ายางและถูกคิดค้นในปี 1950

เนื่องจากความยืดหยุ่นและความแข็งแรงจึงใช้ในเสื้อผ้าหลายชิ้นโดยเฉพาะในกีฬา กางเกงขาสั้นขี่จักรยานกางเกงว่ายน้ำกางเกงสกีชุดไตรกีฬาและชุดดำน้ำเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการใช้งานที่พบบ่อยที่สุด การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ ชุดชั้นในชุดว่ายน้ำถุงมือและไลคร่า

โพลีเมอร์ปฏิกิริยาอัจฉริยะ

ยางและเจลสังเคราะห์สามารถปรับรูปร่างเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก นั่นหมายความว่าพวกเขาตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม ความสามารถนี้มีประโยชน์มากเนื่องจากสามารถช่วยคุณออกแบบวัสดุอัจฉริยะอื่น ๆ เช่นเซ็นเซอร์และสัญญาณเตือนภัย เมื่อเพิ่มเทคโนโลยีการรักษาตัวเองลงในสมการนี้ผลลัพธ์อาจมีประโยชน์ที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม

วัสดุเหล่านี้มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิความชื้น pH ความเข้มของแสงและสนามแม่เหล็กและอิเล็กทรอนิกส์ สามารถปรับเปลี่ยนสีความโปร่งใสหรือแม้แต่รูปร่างของมันได้

ใช้ในวิศวกรรมชีวการแพทย์ไฮโดรเจลและบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

สังเคราะห์

ได้รับการพัฒนาในทศวรรษที่ 1940 มีความแข็งแรงเบาและอบอุ่นจึงนิยมใช้ในเสื้อสเวตเตอร์เบาะเฟอร์นิเจอร์พรมและสำหรับคลุมรองเท้าบู๊ตและถุงมือ

มันนุ่มมากจนรู้สึกเหมือนขนแกะ หลังจากผ่านขั้นตอนที่ถูกต้องสามารถใช้เลียนแบบผ้าอื่น ๆ เช่นผ้าฝ้าย บางครั้งใช้แทนผ้าขนสัตว์ชนิดหนึ่งที่มีราคาแพงกว่า

อะคริลิคมีความทนทานและแข็งแรงมาก รับสีได้ดีไม่มีปัญหาเมื่อล้างและมักจะแพ้ง่าย สำหรับเสื้อผ้ามักใช้ในการผลิตถุงน่องผ้าพันคอและหมวก นอกจากนี้ยังใช้ในการถักด้ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครเชต์

ยางสังเคราะห์

ต้นกำเนิดของยางสังเคราะห์มีอายุย้อนกลับไปในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้าเนื่องจากความต้องการในการสร้างยางธรรมชาติที่หลากหลายซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมยานยนต์

ยางสังเคราะห์ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นตามธรรมชาติเนื่องจากองค์ประกอบช่วยให้สามารถจัดการได้มากขึ้นและทนต่อการเสียรูปโดยไม่สูญเสียความยืดหยุ่น

กาว

กาวอาจมาจากสัตว์พืชผักหรือสารสังเคราะห์ หลังขึ้นอยู่กับโพลีเมอร์ที่ได้จากปิโตรเลียมเช่นเดียวกับยางสังเคราะห์หรือกาวโพลียูรีเทน

ในทางกลับกันสามารถแบ่งประเภทของกาวตามองค์ประกอบออกเป็นกาวส่วนประกอบเดียวและสององค์ประกอบ

ดินโพลิเมอร์

ทำหน้าที่ของดินเหนียวเฉพาะส่วนใหญ่ประกอบด้วยโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) มีอยู่ในตลาดเพียงช่วงสั้น ๆ แต่ต้นทุนต่ำและความเป็นไปได้ทำให้สามารถใช้งานได้มากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเทียบกับดินเหนียวแบบดั้งเดิม

ยางทำจากซิลิคอน

องค์ประกอบสังเคราะห์ของซิลิโคนเริ่มดำเนินการในปี พ.ศ. 2481 เป็นผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายสำหรับการใช้งานประจำวันในอุตสาหกรรมเช่นอิเล็กทรอนิกส์การก่อสร้างยาหรือเฟอร์นิเจอร์ ความเป็นไปได้มากที่สุดคือสามารถอุ่นที่อุณหภูมิสูงได้โดยไม่ทำให้เสียรูปทรงหรือสูญเสียคุณสมบัติ

เทอร์โม

เทอร์โมพลาสติกคือการรวมกันของพลาสติกที่ได้จากน้ำมันดิบพร้อมกับออกซิเจนไฮโดรเจนและคาร์บอน ความสามารถหลักคือสามารถหลอมเพื่อให้สามารถใช้รูปทรงที่คุณต้องการได้ในภายหลัง

ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อพัฒนาไฟหน้าสำหรับผลิตภัณฑ์กันน้ำเช่นม่านอาบน้ำหรือเสื้อกันฝนหรือสำหรับการผลิตท่อ

อ้างอิง

1. ตัวอย่างวัสดุสังเคราะห์มีอะไรบ้าง? คำถามและคำตอบ. กู้คืนจาก reference.com.
2. วัสดุสังเคราะห์ห้าชนิดที่มีพลังในการเปลี่ยนแปลงโลก (2015) บทสนทนา. กู้คืนจาก theconversation.com.
3. ไนล่อน (ใยสังเคราะห์) (2017) Plastipedia. กู้คืนจาก bpf.com.uk.
4. ตอนที่ 8: การย้อมด้วยสีย้อมที่กระจายตัว (สิบเก้าแปดสิบเอ็ด) AATC กู้คืนจาก books.google.com
5. ความสะดวกสบายในบ้าน: ศิลปะและศาสตร์แห่งการรักษาบ้าน (2548) ไซมอนและชูสเตอร์. กู้คืนจาก books.google.com
6. (2016) อธิบายว่า Stuff. กู้คืนจาก Explainthatstuff.com.
7. สมาร์ทโพลีเมอร์สำหรับการแยกทางชีวภาพและกระบวนการทางชีวภาพ (2001) CRC กู้คืนจาก books.google.com
8. Kevlar®ยี่ห้อ. ดีกว่าแข็งแรงและปลอดภัยกว่า กู้คืนจาก dupont.com.
9. เทคโนโลยีการผลิต: วัสดุกระบวนการและอุปกรณ์ (2554). โบกาเรตันฟลอริดา เรา. ซีอาร์ซี กู้คืนจาก books.google.com