14.3 + 14.4

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

14.3 + 14.4

14.3 Keramische materialen

Je leert:

• de structuur en eigenschappen van keramische materialen
• de structuur en eigenschappen van composieten

Keramische materialen

• Zand, glas, porselein, diamant zijn voorbeelden
• Vaste stoffen, harder dan polymeren en metalen en beter bestand tegen zeer hoge temperaturen maar soms bros.
• Reageren nauwelijks met andere stoffen 
• Maakt het geschikt voor implantaten, zoals een heup of tanden

Keramische materialen met een atoomrooster

• Het atoomrooster zorgt dat diamant zo hard is
• Siliciumcarbide (SiC) is net zoals diamant maar dan is de helft Si (schuurpapier en slijpstenen)
• Meest voorkomende is siliciumdioxide (kwarts, graniet en zand)

Keramische materialen met een ionrooster

• Onderling sterke aantrekkingskracht
• Breken als je teveel kracht op uitoefent
• Aluminiumoxide (Al₂O₃), magnesiumoxide (MgO), zirkoniumoxide (ZrO₂)

Keramische materialen met een ionrooster

• BaTiO_{3 (bariumtitanaat)}: Het Ti⁴⁺ heeft grote beweeglijkheid 
• Kan elektrische energie opslaan in de kristallen (Ferro-elektrisch materiaal)
• Zitten in je smartphone:  100en kleine condensatoren met BaTiO₃

composiet

* In de materiaalkunde zijn er vier soorten materialen: metalen, polymeren, keramiek en composieten.
* Composiet is een materiaal dat bestaat uit twee of meer materialen van verschillende materiaalsoorten.
* Een composiet heeft andere eigenschappen dan de componenten waaruit het is samengesteld.

Composiet

Een composiet is een materiaal waarin meerdere stoffen elkaar regelmatig afwisselen. 

Medische composieten

Natuurlijke composieten in menselijk lichaam: collageen

• Geven stevigheid aan botten, pezen, kraakbeen en huid
  

Medische composieten

• Witte tandvulling
  
• Composiet van kunsthars en kleine korreltjes kwarts of glas
  
• Starten polymerisatie door UV-licht
  

Kunststofgips

• Composiet van vezels met een kunsthars
  
• Uitharden op kamertemperatuur
  

Protheses

• Composiet van carbonvezels

Voorbeeld composiet: laminaat

Composieten (tandvulling)

• Vulling van je gebit is een composiet van een polymeer gemengd met 30-80% fijngemalen keramisch materiaal
• Al₂O₃, CaF₂ met ionrooster en SiO₂ met atoomrooster

Composieten (tandvulling)

• Verloopt een zuur-basereactie (tand schoon en ruw maken) en onder licht een polymerisatiereactie (vulling hard maken)
• Vormt netwerkpolymeer

14.4 Nanotechnologie

Je leert:

• wat nanotechnologie is

Nanocoating

• Ramen op wolkenkrabbers zijn voorzien van een coating waar water van afloopt
• Afgeleid van een lotusblad
•  Het glas wordt gecoat met zeer dun laagje vanadiumdioxide met staafjes van 5-10 nm hoog
• Mesostructuur die superhydrofoob is: water rolt er vanaf

Nanocoating

• Nanotechnologie houdt zich bezig met structuren op nanometerniveau, van ongeveer 10-200 nm.
• Een menselijke haar is 80.000 nm dik

Maken van nanostructuren

• Nanobuisjes zijn volgens vele de toekomst: afleveren van kankermedicijnen, ontzilten van zeewater 
• Een vorm van koolwaterstof, vaak ethyn, wordt ingebracht met een edelgas

Maken van nanostructuren

• Het ethyn wordt afgebroken op het katalysatorbed tot C en H.
• Alle C-atomen vormen een koolstofnanobuis

Zelfassemblage

• Moleculen die zelf nanostructuren vormen
• In water kan dit spontaan holle buisjes vormen
• Twee verschillende polymeerblokken

https:

En nu?

Zelf echt goed de paragraaf doorlezen, dingen zijn niet besproken!

Opdrachten uit studiewijzer maken