Освітня: Сформувати знання про класифікацію матеріалів за походженням (природні та хімічні (штучні/синтетичні)); ознайомити з основними представниками кожної групи, їхніми властивостями та сферами застосування.
Розвивальна: Розвивати навички критичного мислення, вміння аналізувати, порівнювати та робити висновки щодо впливу матеріалів на навколишнє середовище.
Чому це важливо для STEM?
Вибір матеріалу – це ключове інженерне рішення. Інженери та технологи повинні знати властивості матеріалів (Наука – Science), як їх виробляти (Технологія – Technology), як проєктувати вироби, щоб вони були міцними та довговічними (Інженерія – Engineering), а також вміти проводити розрахунки (Математика – Mathematics).
1. Природні матеріали — це все, що існує в природі та використовується людиною, часто з невеликою обробкою, для своїх потреб. До них належать деревина, каміння, пісок, глина, а також натуральні волокна, метали та нафта.
2. Матеріали хімічного походження: Створені людиною шляхом хімічної або фізико-хімічної переробки природної сировини. Тут виділяють дві підгрупи:
А) Штучні матеріали: Отримані з природної сировини шляхом глибокої хімічної переробки. (Приклади: Скло (з піску), цемент (з вапняку та глини), папір (з целюлози)).
Б) Синтетичні матеріали: Отримані внаслідок хімічного синтезу з низькомолекулярних сполук (мономерів) у високо-молекулярні (полімери). (Приклади: Пластмаси (поліетилен, ПВХ), синтетичні волокна (нейлон, поліестер)).
Текстильні тканини, як і всі матеріали, чітко класифікуються на дві основні групи залежно від того, звідки походить волокно, з якого вони виготовлені: природні та хімічні.
🌿 Рослинні волокна (Целюлозні)
Волокна, що виготовляються з рослин, в основі яких лежить целюлоза.
Бавовна. Найпоширеніше рослинне волокно. Отримують із насіннєвих коробочок бавовника.
Властивості: М'яка, гігроскопічна (добре вбирає вологу), "дихаюча", але легко мнеться і вигорає.
Льон. Отримують зі стебел льону.
Властивості: Міцний, жорсткий, має охолоджуючий ефект, стійкий до розривів.
Конопля. Використовується для виготовлення грубих тканин, мотузок.
🐑 Тваринні волокна (Білково-протеїнові)
Волокна, що мають тваринне походження, в основі яких лежить білок.
Вовна. Отримують зі шерсті овець, кіз, лам, верблюдів.
Властивості: Тепла, еластична, має високу гігроскопічність, але може "сідати" (звалюватися) при пранні.
Шовк. Отримують із коконів тутового шовкопряда.
Властивості: Гладкий, блискучий, дуже міцний, добре зберігає тепло і охолоджує одночасно.
Навіщо ми їх створили? Щоб надати матеріалам властивості, яких немає у природних аналогів (наприклад, водостійкість, мала вага, висока міцність при низькій вартості).
Штучні волокна — це волокна, які отримують шляхом хімічної обробки природної сировини, такої як деревина або целюлоза.
Сировина. Природні полімери, такі як целюлоза (з деревини, бавовняних відходів) або альгінова кислота.
Процес. Хімічна переробка сировини для створення прядильного розчину, який потім продавлюють через дрібні отвори (фільєри) і витягують у волокна.
Властивості. Зазвичай мають легкість, гладкість, приємний на дотик зовнішній вигляд та хорошу повітропроникність. Деякі види, як-от віскоза, можуть втрачати міцність при намоканні.
🔬 Синтетичні волокна (Synthetic Fibers)
Отримують шляхом повного хімічного синтезу з низькомолекулярних сполук (мономерів), які, як правило, є продуктами переробки нафти, газу або вугілля.
Поліестер (Polyester). Найпоширеніше синтетичне волокно.
Властивості: Висока міцність, стійкість до зминання, швидко сохне, але погано "дихає".
Поліамід (Нейлон, Капрон). Перше комерційне синтетичне волокно.
Властивості: Надзвичайно міцний, стійкий до стирання, еластичний.
Акрил. Часто використовується як замінник вовни.
Властивості: М'який, легкий, добре зберігає тепло.
Еластан (Спандекс, Лайкра). Додається для надання еластичності.
Сучасна текстильна промисловість часто використовує змішані волокна (наприклад, бавовна + поліестер) або комбіновані (коли різні волокна використовуються для різних шарів), щоб отримати найкраще поєднання властивостей, наприклад: міцність поліестеру та гігроскопічність бавовни.
🎯 Експерт компанії "Тексіка" Андрій Черичка розповість про відмінність натуральних, штучних та синтетичних матеріалів. Також про їх походження та особливості.
Аналіз структури (Лупа): Розгляньте волокна через лупу. Природні волокна часто мають нерівномірну, "волохату" поверхню, тоді як синтетичні – гладкі та рівні.
Тактильний аналіз (Дотик): Оцініть м'якість, гладкість, теплоту на дотик.
Зминання: Стисніть зразок у руці на кілька секунд. Наскільки легко тканина розгладжується?