Bahan Buatan Dalam Industri

Bahan Komposit

by

Revision Notes

  1. Bahan komposit ialah bahan yang mengandungi 2 atau lebih bahan yang bergabung untuk menghasilkan bahan baru dengan sifat fizik yang berbeza dari bahan asal.
  2. Berikut ialah beberapa jenis bahan komposit dan komponennya.

Konkrit yang Diperkukuhkan

Komponen: Konkrit (simen, pasir, batu), keluli

  1. Konkrit biasa adalah kuat tetapi berat.
  2. Tiang konkrit mestilah cukup besar untuk menyokong sesuatuberat. Tiang-tiang ini memakan ruang tetapi tidak dapat menahan tekanan, misalnya dari gempa bumi.
  3. Tiang-tiang yang dibuat daripada keluli terlalu mahal dan mudah berkarat.
  4. Konkrit yang diperkukuhkan mengandungi bar keluli di dalam tiang konkrit Ini menjadikannya lebih kuat dan dapat menyokong beban yang lebih besar. Ia juga tidak berkarat.

Gentian Optik

Komponen: SiO2, Na2CO3, CaO

  1. Ini merupakan tiub kaca lutsinar yang halus yang diperbuat daripada kaca cair.
  2. Kini dalam telekomunikasi, cahaya telah menggantikan elektron sebagai penghantar isyarat. Cahaya bokeh menghantar isyarat melalui gentian optik.
  3. Gentian optik juga digunakan dalam bidang perubatan sebagai
    1. laser untuk melakukan pembedakan
    2. endoskopi untuk memeriksa organ-organ dalaman pesakit
Kaca Fotokromik

Komponen: Kaca, AgCl (atau AgBr)

  1. Kaca fotokromik sangat sensitif terhadap cahaya.
  2. Ia menjadi gelap di hadapan cahaya terang dan menjadi lutsinar ketika jumlah cahaya matahari berkurang.

Gentian Kaca

Komponen: Gentian kaca dan poliester resin

  1. Gentian kaca diperoleh dengan menambahkan resin poliester ke kaca lebur.
  2. Ia tidak boleh dimampatkan dengan mudah dan lebih tegangan daripada bahan asal.
  3. Gentian kaca adalah ringan, tahan kakisan, boleh diacukan kepada bentuk yang berbeza, tahan air, tidak mudah terbakar, tidak rapuh dan kuat daripada keluli.
  4. Ia digunakan untuk membuat rakaman, panel pembinaan, peralatan elektrik, paip, dan tangki air.

Superkonduktor

Komponen: Ytrium oksida (Y2O3), BaCO3, CuO

  1. Superconductors ialah konduktor elektrik yang mempunyai rintangan elektrik hampir sifar (0).
  2. Oleh itu, konduktor ini mengurangkan kehilangan tenaga elektrik melalui haba.
  3. Yttrium barium copper oxide adalah sejenis superkonduktor seramik
  4. Superconductors digunakan untuk membuat magnet yang ringan tetapi beribu-ribu kali lebih kuat daripada magnet biasa.

Kemajuan Dalam Sifat Kaca dan Seramik

by

Penggunaan Baru Kaca dan Seramik

Kaca Fotokromik

  1. Kaca fotokromik sangat sensitif terhadap cahaya.
  2. Ia menjadi gelap di hadapan cahaya terang dan menjadi cerah ketika jumlah cahaya matahari berkurang.

Kaca konduktif

  1. Kaca konduksif ialah sejenis kaca yang boleh menkonduksikan elektrik.
  2. Ia diperolehi dengan menyadur satu lapisan bahan kunduktor (biasanya indium stanum(IV) oksida) yang nipis di permukaan kaca, .
  3. Ia digunakan dalam pembuatan Paparan Cecair Kristal (LCD)

Blok Enjin Kereta

  1. Apabila tanah liat dipanaskan dengan magnesium oksida, seramik yang dihasilkan mempunyai daya ketahanan haba yang tinggi.
  2. Bahan ini digunakan untuk membina blok enjin di dalam kereta kerana ia dapat menahan suhu tinggi.

Superkonduktor

  1. Superkonduktor ialah konduktor elektrik yang mempunyai rintangan elektrik yang hampir sifar (0). Oleh itu, konduktor ini boleh mengurangkan kehilangan tenaga elektrik dalam bentuk haba.
  2. Yttrium barium kuprum oksida ialah sejenis superkonduktor seramik
  3. Superkonduktor digunakan untuk membuat magnet yang ringan tetapi beribu-ribu kali lebih kuat daripada magnet biasa.

Seramik

by

Revision Notes

    1. Seramik adalah bahan yang diperbuat daripada tanah liat dan dikeringkan oleh haba dalam relau yang dipelihara pada suhu yang tinggi.
    2. Tanah liat terdiri daripada aluminosilikat dengan pasir dan ferum(III) oksida sebagai bendasing.
      Contoh seramik termasuk
      1. jubin
      2. simen
      3. bata
      4. porselin
  1. Perbezaan antara seramik, logam dan bukan logam diberi di dalam jadual di bawah
Ciri-ciriLogamBukan logamSeramik
KekerasanKeras, mulur dan tempaLembut dan rapuhKeras tetapi rapuh
KetumpatanTinggiRendahSederhana
Takat leburTinggiRendahSangat tinggi
Rintangan terhadap habaTinggiRendahSangat tinggi
Kekonduksian haba dan elektrikKonduktor yanhg baikPenebat yang baikPenebat yang baik
Tindak balas kimiaTerkakisTerkakisStabil, tidak terkakis

Membandingkan Kaca dan Seramik

Sifat-sifat Umum Kaca dan Seramik
  1. Keras
  2. Kuat tetapi rapuh
  3. Tidak aktif secara kimia
  4. Konduktor haba dan elektrik yang lemah
  5. Takat lebur yang tinggi – tahan haba
  6. Tidak boleh dimampatkan dengan mudah

Perbezaan Di Antara Kaca dan Seramik
KacaSeramik

Komposisi utama:
Silika (SiO2)

Komposisi utama:
Aluminosilikat

Ciri-ciri:

  1. lutsina
  2. kuasa penahanan haba yang sederhana

Ciri-ciri:

  1. legap
  2. kuasa penahanan haba yang tinggi

Kaca

by

Kaca dan Seramik

  1. Komponen kaca dan seramik yang paling utama ialah silika (silikon (IV) dioksida, SiO2).
  2. Kedua-dua kaca dan seramik mempunyai ciri-ciri berikut:
    1. Keras tetapi rapuh
    2. Tidak mengkonduksi elektrik dan haba
    3. Tidak aktif terhadap tindak balas kimia
    4. Lemah apabila tekanan digunakan
    5. Boleh dibersihkan dengan mudah

Kaca

  1. Kaca merupakan campuran dua atau lebih jenis silikat logam di mana komponen utamanya ialah silikon (IV) dioksida.
  2. Kaca mempunyai ciri-ciri berikut:
    1. Lutsinar dan tidak berliang
    2. Tidak aktif secara kimia
    3. Boleh dibersihkan dengan mudah
    4. Penebat haba dan elektrik yang baik
    5. Keras tetapi rapuh
    6. Boleh menahan mampatan tetapi tidak menahan tekanan

Kaca Soda Kapur

Dihasilkan dengan memanaskan campuran silikon dioksida (pasir) dengan kalsium karbonat (kapur) dan natrium karbonat.

Komposisi: 

SiO2 – 70%,
Na2O – 15%,
CaO – 10%,
Lain-lain – 4%

Ciri-ciri:

  1. Takat lebur yang rendah (700 ° C)
  2. Mudah dibentuk
  3. Murah
  4. Senang pecah
  5. Tidak  tahan haba yang tinggi

Kegunaan: 
Bekas kaca, panel kaca, cermin, lampu dan mentol, pinggan dan mangkuk, botol

Kaca Plumbum 

Dihasilkan dengan memanaskan campuran silikon dioksida (pasir) dengan oksida plumbum dan kalium hidroksida.

Komposisi: 
SiO2 – 70%,
Na2O – 20%,
PbO – 10%

Ciri-ciri:

  1. Ketumpatan tinggi dan indeks biasan yang tinggi
  2. Permukaan berkilau
  3. Lembut
  4. Takat lebur rendah (600 ° C)

Kegunaan: 
Bekas untuk minuman dan buah-buahan, kaca dan lampu hiasan, alat-alat kaca kristal, kanta untuk cermin mata

Kaca Borosilikat

Dihasilkan dengan menambah boron oksida (B2O3) ke dalam kaca soda kapur

Komposisi: 
SiO2 – 80%,
B2O3 – 13%,
Na2O – 4%,
Al203 – 2%

Ciri=ciri:

  1. Tahan terhadap haba tinggi dan tindak balas kimia.
  2. Tidak mudah rosak
  3. Membenarkan sinar infra-merah melaluinya tetapi menghalang sinar ultra ungu

Kegunaan:Alat-alat kaca di makmal, perkakas memasak 

Kaca Silika Terlakur

Dihasilkan dengan memanaskan silikon tetraklorida pada suhu tinggi dengan kehadiran oksigen.

Komposisi: 
SiO2 – 99%,
Lain-lain- 1%

Ciri-ciri:

  1. Takat lebur yang tinggi (1700 ° C)
  2. Mahal
  3. Membolehkan cahaya ultraungu melaluinya
  4. Tahan haba tinggi

Kegunaan: 
Alat-alat sains seperti kanta, spektrometer, kanta optik, alat radas makmal

Gentian Sintetik dan Getah Tiruan

by

Getah Sintetik

  1. Getah sintetik ialah elastomer atau polimer yang boleh berubah semula ke bentuk semula jadi asalnya selepas ditarik atau ditekan. [Getah asli juga ialah elastomer.]
  2. Contoh getah sintetik adalah neoprena dan stirena-butadiena (SBR).

Neoprena

Struktur

Monomer: Kloroprena
Jenis pempolimeran: Penambahan
Kegunaan: Untuk membuat sarung tangan getah dan untuk membuat pembalut kabel elektrik.

Stirena-butadiena or SBR

Struktur

Monomer: Stirena and butan-1,3-diena
Jenis pempolimeran: Penambahan
Kegunaan: Untuk membuat tayar, tapak kasut dan tali pinggang mekanikal.

Gentian Tiruan

  1. Nilon dan terilena ialah gentian sintetik yang dibuat melalui proses pempolimeran kondensasi.
  2. Gentian ini menyerupai gentian semulajadi tetapi lebih tahan terhadap tekanan dan bahan kimia, dan lebih tahan lama.

Nilon

Struktur

Monomer: Heksana-1,6-diamina dan asid heksana-1,6-dioik
Jenis pempolimeran: Kondensasi
Kegunaan: Untuk membuat payung, permaidani, sikat, langsir, tali nilon dan tali, sarung kaki, berus gigi dan sebagainya.

Terilena

Struktur

Monomer: Etana-1,2-diol dan asid benzena-1,4-dikarboksilik
Jenis pempolimeran: Kondensasi
Kegunaan: Untuk membuat jaring, pakaian (cepat kering, bukan besi), kaset dan pita video.

Plastik

by
  1. Plastik adalah ringan, kuat dan tidak bertindak balas dengan bahan kimia seperti asid dan alkali.
  2. Plastik boleh dibuat dalam pelbagai bentuk dan saiz.
  3. Plastik juga adalah penebat haba dan elektrik yang baik.

Contoh-contoh Plastik:

Politena

Struktur

Monomer: Etena
Jenis pempolimeran:  Penambahan
Kegunaan: Beg plastik, bekas plastik dan cawan
Keistimewaan:  Ringan dan kuat

Polivinil klorida atau PVC

Struktur

Monomer: Kloroetena
Jenis pempolimeran:  Penambahan
Kegunaan: Baju hujan, paip untuk melindungi wayar elektrikRaincoat, pipes to insulate electric wires
Keistimewaan: can be coloured; heat resistant

Polisterena (polifeniletena)

Struktur

Monomer: Feniletena
Jenis pempolimeran:  Penambahan
Kegunaan: Bahan membungkus, mainan kanak-kanak, pen, penebat haba dan elektrik
Keistimewaan: Ringan dan kuat

Perspek (polimetil 2-metil propenoat)

Struktur

Monomer: Metil-2-metilpropenoat
Jenis pempolimeran:  Penambahan
Kegunaan: Tingkap pesawat, kanta, penutup lampu kereta
Keistimewaan: light, strong, translucent, stable towards sunlight Ringan, kuat, lutcahaya, stabil terhadap pededahan kepada cahaya matahari

Polypropene

Struktur

Monomer: Propena
Jenis pempolimeran:  Penambahan
Kegunaan: Plastik, botol, meja dan kerusi plastik
Keistimewaan: Kuat dan ringan

Teflon (politetrafluoroetena atau PTFE)

Struktur

Monomer: Tetrafluoroetena (Teflon)
Jenis pempolimeran:  Penambahan
Kegunaan: Untuk membuat periuk dan kuali yang tidak melekit
Keistimewaan: Keras, boleh menahan suhu tinggi dan bahan kimia mengakis

Polimer Sintetik

by
  1. Polimer ialah sebatian kimia yang mempunyai molekul berantai panjang yang terdiri daripada unit-unit molekul kecil. Unit-unit molekul kecil ini dipanggil monomer.
  2. Polimer dibahagikan kepada dua jenis, iaitu
    1. polimer semula jadi
    2. polimer sintetik.

Proses Pempolimeran

  1. Pempolimeran ialah satu proses di mana molekul-molekul kecil yang dipanggil monomer dicantum melalui tindak balas kimia bagi menghasilkan molekul besar yang disebut polimer.
  2. Terdapat dua jenis pempolimeran , iaitu
    1. pempolimeran penambahan
    2. pempolimeran kondensasi.

Pempolimeran Penambahan

  1. Pempolimeran penambahan melibatkan proses pencantuman monomer-monomer yang tak tepu seperti etena, vinil klorida, dan sebagainya.
  2. Monomer-monomer tak tepu boleh menjalan pempolimeran melalui tindak balas penambahan. Contoh polimer penambahan ialah
    1. politena
    2. poliviniI klorida
    3. perspeks.
  3. Rajah di bawah menunjukkan pempolimeran penambahan etena. Monomer etena dicantumkan seperti berikut:
Pempolimeran Kondensasi
  1. Pempolimeran kondensasi berlaku apabila monomer-monomer berlainan jenis bercantum untuk membentuk molekul-molekul polimer dan melibatkan penyingkiran molekul-molekul kecil seperti air, ammonia, hidrogen klorida, dan sebagainya semasa pempolimeran berlaku.
  2. Monomer-monomer dalam pempolimeran kondensasi mempunyai lebih daripada satu kumpulan berfungsi.
  3. Pempolimeran bagi membentuk nilon adalah seperti berikut.:
  4. Dalam pempolimeran kondensasi di atas, satu molekul air tersingkir semasa cantuman monomer berlaku.

Pencemaran Alam Sekitar akibat Pembuangan Bahan Polimer

  1. Polimer-polimer sintetik seperti plastik ialah bahan yang tidak dapat terbiodegradasi oleh bakteria. Dengan itu, plastik yang tidak dipakai atau dibuang akan kekal keadaannya sebagai plastik selama beberapa ratus tahun. Ini menimbulkan masalah pencemaran alam sekitar sekiranya bahan buangan polimer sintetik ini tidak diuruskan.
  2. Pembakaran polimer dalam bekalan oksigen yang sedikit menghasilkan karbon monoksida yang beracun dan mencemarkan udara.
  3. Polimer sintetik seperti PVC mengandungi unsur klorin. Apabila terbakar, gas hidrogen klorida yang berasid dibebaskan. Gas ini boleh mengakibatkan hujan asid.
  4. Sesetengah polimer membebaskan wap toksik seperti hidrogen sianida dan nitrogen dioksida apabila dibakar. 

Aloi Timah

by
  1. Contoh-contoh aloi timah adalah
    1. piuter
    2. pateri
  2. Kebanyakan aloi timah mempunyai permukaan berkilau dan takat lebur yang rendah.

Piuter

Komponen: Sn 91%, Sb 7%, Cu 2%

Kegunaan:Barang hiasan, cenderahati

Pateri

Komponen: Sn 50%, Pb 50%

Kegunaan:Kerja-kerja kimpalan dan pematerian

（Kimpalan）
(Pematerian)

Aloi Aluminium

by
  1. Contoh-contoh aloi aluminium adalah
    1. Duralumin
    2. Magnalium
  2. Aluminium mempunyai ketumpatan yang rendah, oleh itu ketumpatan aloi aluminium juga rendah.

Duralumin

Komponen: Al: 95%, Cu: 4%, Mg: 1%

Kegunaan:Bahagian pesawat, kabel elektrik, basikal lumba

Magnalium

Komponen: Al: 70%, Mg: 30%

Kegunaan: Roda kereta lumba, badan rangka pesawat

Aloi Besi

by
  1. Contoh-contoh aloi besi adalah
    1. keluli
    2. keluli nirkarat
    3. keluli mangan
  2. Aloi asas besi biasanya sangat keras

Keluli

Komponen: Fe: 99%, C: 1%

Kegunaan: Kenderaan, kapal, jambatan, bangunan

Keluli Nirkarat

Komponen: Fe: 73%, Cr: 18%, Ni: 8%, C: 1%

Kegunaan: Peralatan dapur, jam tangan, bahagian mesin, pisau, garpu, sudu

Keluli Mangan

Komponen: Fe: 85%, Mn: 13.8%, C: 1.2%

Kegunaan:Topi keledar, spring