Cover
Comença ara de franc 1Matk_LES1_OverzichtMaterialen(1).pdf
Summary
# Overzicht van materialen
Dit overzicht behandelt de belangrijkste klassen van vaste stoffen die veelvuldig worden gebruikt in de techniek, inclusief hun algemene eigenschappen, productie, en toepassingen [2](#page=2).
### 1.1 Metalen en legeringen
Metalen en hun legeringen worden gekenmerkt door een reeks gunstige eigenschappen die hen essentieel maken voor vele toepassingen [3](#page=3).
#### 1.1.1 Algemene eigenschappen van metalen
* **Elektrische eigenschappen:** Metalen zijn uitstekende geleiders van elektrische stroom. Koper (Cu) wordt gebruikt voor geleiders en kabels vanwege zijn goede geleidbaarheid, terwijl aluminium (Al) een lichter en goedkoper alternatief is, zij het met iets minder geleidend vermogen en sterkte. Bij gelijk gewicht geleidt aluminium beter, maar bij gelijke geleiding is aluminium dikker en minder flexibel. Koper wordt verkozen waar flexibiliteit vereist is, zoals in huishoudelijke installaties, terwijl aluminium vaak wordt toegepast in ondergrondse leidingen. Goud (Au) is een zeer goede geleider maar is kostbaar en wordt ingezet voor specifieke toepassingen, zoals contacten in elektronica [3](#page=3).
* **Thermische eigenschappen:** Metalen zijn goede thermische geleiders. Toepassingen hiervan zijn warmtewisselaars (bv. in koelkasten), radiatoren (gietijzer of plaatstaal) en koelvinnen op elektronische apparatuur, vaak vervaardigd uit aluminium [3](#page=3).
* **Akoestische eigenschappen:** Metalen zijn ook goede akoestische geleiders [3](#page=3).
* **Mechanische eigenschappen:** De meeste metalen beschikken over een goede treksterkte ($R_m$) en rekgrens ($R_e$). Zacht staal kan bijvoorbeeld een $R_m$ hebben van 400 N/mm² (400 MPa) en een $R_e$ van 235 MPa. Metalen ondergaan over het algemeen een taaie breuk en zijn niet bros. De hardheid van metalen kan worden beïnvloed door thermische behandelingen [4](#page=4).
| Materiaal | Re (MPa) | Rm (MPa) |
| :---------------- | :------- | :------- |
| zacht staal | 235 | 400 |
| gelegeerd staal | 800 | 1000 |
| Aluminium zuiver | 20 | 65 |
| Aluminium gelegeerd | 200 | 300 |
| koper | 70 | 220 |
* **Fysische eigenschappen:**
* **Soortelijke dichtheid:** Metalen zijn over het algemeen zwaar, met dichtheden variërend van 2,7 kg/dm³ voor aluminium tot 21,5 kg/dm³ voor platina [4](#page=4).
| Metalen | kg/dm³ |
| :------------ | :----- |
| aluminium | 2,7 |
| brons | 8,7 |
| chroom | 7,2 |
| gietijzer | 7,2 |
| goud | 19,2 |
| koper | 8,9 |
| lood | 11,3 |
| messing | 8,4 |
| nikkel | 8,8 |
| platina | 21,5 |
| staal | 7,8 |
| tin | 7,3 |
| titanium | 4,6 |
| zilver | 10,5 |
| zink | 7 |
* **Corrosiegevoeligheid:** Veel metalen zijn gevoelig voor corrosie [5](#page=5).
* **Uiterlijk:** Metalen glimmen en elk metaal heeft zijn specifieke kleur [5](#page=5).
* **Kosten:** Metaalprijzen variëren van goedkoop tot zeer duur [5](#page=5).
* **Smeltpunt:** Metalen hebben over het algemeen een hoog smeltpunt, met uitzondering van kwik (Hg) [5](#page=5).
| Materiaal | Smelttemperatuur (°C) |
| :-------------- | :-------------------- |
| Aluminium (Al) | 659 |
| Nikkel (Ni) | 1450 |
| Goud (Au) | 1062 |
| Koper (Cu) | 1083 |
| Kwik (Hg) | -38,9 |
| Lood (Pb) | 327 |
| Palladium (Pd) | 1553 |
| Platina (Pt) | 1770 |
| Tin (Sn) | 232 |
| Staal (ongeveer)| 1450 |
| Wolfraam (W) | 3370 |
| Zilver (Ag) | 961 |
| Zink (Zn) | 419 |
#### 1.1.2 Legeringen
Legeringen zijn combinaties van metalen, of metalen met niet-metalen, om specifieke eigenschappen te verkrijgen. Voorbeelden zijn [5](#page=5):
* Staal (ijzer + koolstof) [5](#page=5).
* Brons (tin + koper) [5](#page=5).
* Messing (zink + koper) [5](#page=5).
#### 1.1.3 Vormgeving
Metalen kunnen worden gevormd door gieten, vervormen en verspanen [5](#page=5).
### 1.2 Keramische materialen
Keramische materialen omvatten zowel traditionele als technische materialen, geproduceerd via sinteringsprocessen [6](#page=6).
#### 1.2.1 Samenstelling
* **Klassieke keramiek:** Voorbeelden zijn zand, klei, natuursteen, graniet, diamant, aardewerk, porselein, glas, kristal en baksteen [6](#page=6).
* **Technische keramiek:** Bestaat uit verbindingen van metalen en niet-metalen, zoals silicaten, oxiden, nitriden, carbiden en boriden. Veelgebruikte technische keramische materialen zijn [6](#page=6):
* Siliciumnitride ($Si_3N_4$) [6](#page=6).
* Siliciumcarbide ($SiC$) [6](#page=6).
* Aluminiumoxide ($Al_2O_3$) [6](#page=6).
* Aluminiumnitride ($AlN$) [6](#page=6).
* Zirkoonoxide ($ZrO_2$) [6](#page=6).
#### 1.2.2 Productie
Technische keramische materialen worden geproduceerd via sinteren (bakken) van poederdeeltjes. Het proces omvat poedersynthese (met een korrelgrootte van ongeveer 1 µm), voorbehandeling, vorming, sinteren en nabewerking, gevolgd door assemblage [6](#page=6).
#### 1.2.3 Algemene eigenschappen
* **Hardheid:** Keramiek is zeer hard, tot 2,5 keer harder dan staal [7](#page=7).
* **Brosheid:** Keramische materialen zijn bros [7](#page=7).
* **Druk- en treksterkte:** Ze kunnen 4 tot 10 keer meer druklast dan treklast weerstaan [7](#page=7).
* **Isolatie:** Keramiek is een thermische en elektrische isolator [7](#page=7).
* **Chemische stabiliteit:** Het materiaal is chemisch inert en oxideert niet [7](#page=7).
* **Hoge temperaturen:** Keramiek is bestand tegen hoge temperaturen en kan gemakkelijk 900°C verdragen tijdens gebruik [7](#page=7).
* **Dichtheid:** Keramiek is lichter dan metalen, met dichtheden tussen 3 en 5 kg/dm³ [7](#page=7).
#### 1.2.4 Toepassingen
* **Lagering:** Keramische lagers zijn duurder in aanschaf, maar vereisen minder onderhoud, hebben een extreem lage rolweerstand, zijn 60% lichter, en hebben minimale smering nodig. Ze zijn tot 2,5 keer harder dan lagerstaal en gaan 6 keer langer mee, en zijn ongevoelig voor roest. Voorbeelden zijn glijlagers en volkeramische kogellagers (uit siliciumnitride of zirkoniumoxide) of hybride lagers met roestvrijstalen schalen en siliciumnitride kogels [8](#page=8).
* **Remmen:** Remremschoeven in auto's kunnen van siliciumcarbide zijn [9](#page=9).
* **Snijgereedschappen:** Widia-snijgereedschappen gebruiken wolfraamcarbide [9](#page=9).
* **Filters:** Keramische filters zijn hard, bestand tegen zeer hoge temperaturen (tot 2000°C), en worden gebruikt in toepassingen zoals roetfilters in dieselwagens en filters voor schoorsteenkachels [10](#page=10) [11](#page=11).
### 1.3 Polymeren
Polymeren zijn lange moleculen, vaak opgebouwd uit koolstof en waterstof, met lage dichtheid en flexibele eigenschappen [12](#page=12).
#### 1.3.1 Algemene eigenschappen
* **Samenstelling:** Lange moleculen, voornamelijk koolstof en waterstof, aangevuld met andere elementen [12](#page=12).
* **Dichtheid:** Lage dichtheid [12](#page=12).
* **Flexibiliteit:** Zeer flexibel [12](#page=12).
* **Typen:** Omvatten kunststoffen (plastics) en rubbers (natuurrubbers) [12](#page=12).
* **Voorbeelden:** Polyetheen, polypropeen, nylon, teflon, neopreen [12](#page=12).
### 1.4 Composieten
Composieten, vaak vezelversterkte kunststoffen, combineren verschillende materialen om superieure eigenschappen te bereiken [12](#page=12).
#### 1.4.1 Samenstelling
* **Vezels:** Kunnen glas, aramide (Kevlar), koolstofvezels (carbon) of vlas zijn [12](#page=12).
* **Drager (matrix):** Meestal kunststof zoals epoxy, polyester of rubber [12](#page=12).
### 1.5 Halfgeleiders
Halfgeleiders zijn materialen die elektrische stroom geleiden onder specifieke omstandigheden en vormen de basis van elektronische toepassingen [13](#page=13).
#### 1.5.1 Algemene eigenschappen
* **Geleidbaarheid:** Geleiden elektrische stroom onder bepaalde omstandigheden [13](#page=13).
* **Toepassingen:** Cruciaal voor elektronica, computers en zonnecellen [13](#page=13).
* **Basis:** Gebaseerd op de PN-junctie [13](#page=13).
### 1.6 Biomaterialen
Biomaterialen zijn speciaal ontworpen voor implantaten in het menselijk lichaam om zieke of beschadigde lichaamsdelen te vervangen [14](#page=14).
#### 1.6.1 Kenmerken
* **Doel:** Gebruikt voor implantaten ter vervanging van lichaamsdelen [14](#page=14).
* **Niet een aparte klasse:** Worden niet beschouwd als een fundamenteel nieuwe materiaalklasse, maar vereisen speciale aandacht voor interactie met het lichaam [14](#page=14).
* **Voorbeelden van toepassingen:** Stents in kransslagaders, openingen van hartkleppen, heupprothesen. Bij gebitsprotheses wordt titanium steeds vaker gebruikt boven nikkel en kobalt vanwege allergieën [14](#page=14).
### 1.7 Vloeibare kristallen
Vloeibare kristallen zijn materialen die zich gedragen als vloeistoffen en waarvan de optische eigenschappen eenvoudig te beïnvloeden zijn met elektrische spanning [15](#page=15).
#### 1.7.1 Algemene eigenschappen
* **Gedrag:** Vloeien als een vloeistof [15](#page=15).
* **Optische eigenschappen:** Gemakkelijk te beïnvloeden met elektrische spanning [15](#page=15).
* **Toepassingen:** Veel gebruikt in beeldschermen (LCD) [15](#page=15).
### 1.8 Smart materials (slimme materialen)
Slimme materialen ondergaan grote veranderingen in hun vorm als reactie op externe invloeden zoals vochtigheid, temperatuur of scheuren [16](#page=16) [20](#page=20).
#### 1.8.1 Kenmerken
* **Gevoeligheid:** Veranderen van vorm onder invloed van externe factoren (vochtigheid, temperatuur, scheuren) [16](#page=16) [20](#page=20).
* **Self-healing:** Belangrijk potentieel voor "self-healing" (zelfherstellende) materialen [16](#page=16) [20](#page=20).
* **Toepassingen:** Gebruikt in toepassingen zoals het herstellen van scheuren in beton, stents, en kabels onder water [16](#page=16) [20](#page=20).
---
# Eigenschappen van metalen
Dit onderdeel bespreekt de algemene eigenschappen van metalen en legeringen, die cruciaal zijn voor hun toepassing in diverse technische gebieden.
### 2.1 Elektrische en thermische geleidbaarheid
Metalen staan bekend om hun uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid [3](#page=3).
#### 2.1.1 Elektrische geleidbaarheid
* **Koper (Cu):** Wordt veelvuldig gebruikt voor geleiders en kabels vanwege zijn hoge elektrische geleidbaarheid [3](#page=3).
* **Aluminium (Al):** Is lichter en goedkoper dan koper, maar heeft een iets lagere geleidbaarheid en treksterkte. Bij gelijk gewicht geleidt aluminium beter dan koper. Bij gelijke geleiding is aluminium echter dikker en weegt het de helft van koper. Aluminium wordt vaak toegepast in hoog- en laagspanningskabels [3](#page=3).
* **Goud (Au):** Is een zeer goede geleider, maar wordt vanwege de hoge prijs alleen voor specifieke toepassingen gebruikt, zoals contacten in elektronica [3](#page=3).
* **Toepassingen:** Koper- en aluminiumkabels worden gebruikt voor energieverdeling op hoog- en laagspanning. Voor huishoudelijke installaties, waar flexibiliteit vereist is, wordt koper gebruikt, terwijl leidingen onder de grond vaak van aluminium zijn [3](#page=3).
#### 2.1.2 Thermische geleidbaarheid
Metalen zijn ook goede thermische geleiders, wat ze geschikt maakt voor toepassingen waar warmteoverdracht belangrijk is [3](#page=3).
* **Toepassingen:**
* Warmtewisselaars, zoals verdampers in koelkasten, vaak gemaakt van verzinkt staal [3](#page=3).
* Radiatoren, zowel van gietijzer (ouder) als plaatstaal (nieuw) [3](#page=3).
* Koelvinnen op elektronische apparatuur en servers, meestal vervaardigd uit aluminium [3](#page=3).
#### 2.1.3 Akoestische geleidbaarheid
Metalen zijn bovendien goede akoestische geleiders [3](#page=3).
### 2.2 Mechanische eigenschappen
De meeste metalen vertonen goede mechanische eigenschappen, waaronder een hoge treksterkte en rekgrens [4](#page=4).
* **Treksterkte (Rm):** De maximale spanning die een materiaal kan weerstaan voordat het breekt [4](#page=4).
* **Rekgrens (Re):** De spanning waarbij een materiaal plastisch begint te vervormen [4](#page=4).
**Voorbeelden van mechanische eigenschappen:**
| Materiaal | Rekgrens Re (MPa) | Treksterkte Rm (MPa) |
| :------------------- | :---------------- | :------------------- |
| zacht staal | 235 | 400 |
| gelegeerd staal | 800 | 1000 |
| Aluminium zuiver | 20 | 65 |
| Aluminium gelegeerd | 200 | 300 |
| koper | 70 | 220 |
* **Taaiheid:** Staal en vergelijkbare materialen zijn niet bros en hebben een zekere hardheid, maar zijn tegelijkertijd voldoende taai [4](#page=4).
* **Hardheid:** De hardheid van metalen kan worden beïnvloed door thermische behandelingen [4](#page=4).
> **Tip:** Zacht staal met een Rm van 400 N/mm² (gelijk aan 400 MPa) en een rekgrens Re van 235 MPa is een veelgebruikt materiaal voor profielen en dergelijke [4](#page=4).
### 2.3 Andere fysische eigenschappen
#### 2.3.1 Soortelijke dichtheid
Metalen zijn over het algemeen zwaar, wat wordt uitgedrukt in hun soortelijke dichtheid [4](#page=4).
**Voorbeelden van soortelijke dichtheid:**
| Metaal | Dichtheid (kg/dm³) |
| :---------- | :----------------- |
| aluminium | 2,7 |
| brons | 8,7 |
| chroom | 7,2 |
| gietijzer | 7,2 |
| goud | 19,2 |
| koper | 8,9 |
| lood | 11,3 |
| messing | 8,4 |
| nikkel | 8,8 |
| platina | 21,5 |
| staal | 7,8 |
| tin | 7,3 |
| titanium | 4,6 |
| zilver | 10,5 |
| zink | 7 |
#### 2.3.2 Corrosiegevoeligheid
Metalen zijn, met uitzondering van edelmetalen, gevoelig voor corrosie [5](#page=5).
#### 2.3.3 Uiterlijk en kosten
* **Glans:** Elk metaal heeft zijn specifieke kleur en glans [5](#page=5).
* **Kosten:** De prijs van metalen varieert sterk, van goedkoop tot zeer duur [5](#page=5).
#### 2.3.4 Legeringen
Legeringen zijn combinaties van metalen of metalen met niet-metalen elementen, die vaak verbeterde eigenschappen hebben ten opzichte van de pure componenten [5](#page=5).
* **Voorbeelden van legeringen:**
* Staal (ijzer + koolstof) [5](#page=5).
* Brons (tin + koper) [5](#page=5).
* Messing (zink + koper) [5](#page=5).
#### 2.3.5 Vormgeving
Metalen kunnen op diverse manieren worden gevormd, waaronder gieten, vervormen en verspanen [5](#page=5).
#### 2.3.6 Smeltpunt
De meeste metalen hebben een hoog smeltpunt, met kwik (Hg) als opmerkelijke uitzondering [5](#page=5).
**Voorbeelden van smeltpunten:**
| Materiaal | Smelttemperatuur (°C) |
| :------------------ | :-------------------- |
| Aluminium (Al) | 659 |
| Nikkel (Ni) | 1450 |
| Goud (Au) | 1062 |
| Koper (Cu) | 1083 |
| Kwik (Hg) | -38,9 |
| Lood (Pb) | 327 |
| Palladium (Pd) | 1553 |
| Platina (Pt) | 1770 |
| Tin (Sn) | 232 |
| Staal (ongeveer) | 1450 |
| Wolfram (W) | 3370 |
| Zilver (Ag) | 961 |
| Zink (Zn) | 419 |
---
# Keramische materialen en hun toepassingen
Keramische materialen zijn anorganische, niet-metalen verbindingen, vaak gevormd door metaal-niet-metaal bindingen, die unieke eigenschappen bezitten die hen geschikt maken voor gespecialiseerde toepassingen [6](#page=6).
### 3.1 Samenstelling van keramische materialen
Keramische materialen omvatten een breed scala aan verbindingen, van klassieke voorbeelden zoals zand, klei, steen, diamant en aardewerk tot geavanceerde technische materialen. Technische keramische materialen zijn samengesteld uit elementen zoals silicium (Si), zuurstof (O), stikstof (N), koolstof (C) of borium (B), die silicaten, oxiden, nitriden, carbiden en boriden vormen. Voorbeelden van technische keramische materialen zijn siliciumnitride ($Si_3N_4$), siliciumcarbide ($SiC$), aluminiumoxide ($Al_2O_3$), aluminiumnitride ($AlN$) en zirkoniumoxide ($ZrO_2$). In essentie is keramiek een combinatie van een metaal en een niet-metaal [6](#page=6).
### 3.2 Productie van technische keramische materialen
De productie van technische keramische materialen is voornamelijk gebaseerd op het sinteren, ook wel bakken genoemd, van poederdeeltjes. Het proces omvat de volgende stappen [6](#page=6):
* **Poedersynthese:** Het vervaardigen van poeder met de juiste samenstelling en een korrelgrootte van ongeveer 1 micrometer (0,001 mm) [6](#page=6).
* **Voorbehandeling:** Het bevorderen van de hechting tussen de korrels [6](#page=6).
* **Vormen:** Het vormen van het materiaal, vaak met behulp van een matrijs [6](#page=6).
* **Sinteren:** Het bakproces dat de poederdeeltjes aan elkaar bindt [6](#page=6).
* **Nabewerken:** Verdere bewerkingen zoals slijpen, bijvoorbeeld tussen twee diamantschijven [6](#page=6).
* **Assemblage:** Het monteren van de keramische onderdelen met andere machineonderdelen [6](#page=6).
### 3.3 Algemene eigenschappen van keramische materialen
Keramische materialen onderscheiden zich door een reeks specifieke eigenschappen:
* **Hardheid:** Ze zijn aanzienlijk harder dan staal, tot wel 2,5 keer [7](#page=7).
* **Broosheid:** Keramiek is brosser dan metalen [7](#page=7).
* **Druk- en treksterkte:** Ze kunnen 4 tot 10 keer meer druklast weerstaan dan treklast [7](#page=7).
* **Isolatie:** Keramiek is een goede thermische en elektrische isolator [7](#page=7).
* **Chemische stabiliteit:** Ze zijn chemisch inert en oxideren niet [7](#page=7).
* **Hoge temperatuurbestendigheid:** Keramische materialen kunnen zonder problemen temperaturen van 900°C tijdens gebruik verdragen [7](#page=7).
* **Dichtheid:** Ze zijn lichter dan metalen, met een dichtheid van 3 tot 5 kg/dm³ [7](#page=7).
> **Tip:** De combinatie van hardheid, broosheid en een hoge druksterkte maakt keramische materialen ideaal voor toepassingen waar slijtage en hoge belastingen een rol spelen.
### 3.4 Toepassingen van technische keramiek
Technische keramische materialen vinden toepassing in diverse hoogwaardige sectoren, waaronder lagertechniek, remsystemen en filters.
#### 3.4.1 Toepassingen in de lagertechniek
Keramische lagers bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele stalen lagers [8](#page=8):
* **Kosten en onderhoud:** Hoewel de initiële aankoop duurder is, vereisen keramische lagers minder onderhoud, wat resulteert in minder stilstand [8](#page=8).
* **Lage rolweerstand:** Door hun hardheid en uiterst gladde oppervlak hebben ze een zeer lage rolweerstand [8](#page=8).
* **Gewichtsbesparing:** Ze zijn ongeveer 60% lichter [8](#page=8).
* **Smering:** Minimale smering is vereist; vocht kan zelfs als smeermiddel dienen [8](#page=8).
* **Bestand tegen vervuiling:** Keramische kogels zijn minder gevoelig voor indringers zoals zand [8](#page=8).
* **Hardheid:** Keramiek is 2,5 keer harder dan standaard lagerstaal [8](#page=8).
* **Levensduur:** Ze gaan tot wel 6 keer langer mee [8](#page=8).
* **Corrosiebestendigheid:** Ze zijn ongevoelig voor roest [8](#page=8).
Voorbeelden van keramische lagertoepassingen omvatten glijlagers en kogellagers. Volledig keramische kogellagers, gemaakt van siliciumnitride ($Si_3N_4$) of zirkoniumoxide ($ZrO_2$), en hybride keramische lagers met RVS lagerschalen en siliciumnitride kogels, worden gebruikt. Bij racefietsen kunnen keramische lagers leiden tot een energiebesparing van 10 watt ten opzichte van stalen lagers. Een specifiek voorbeeld is het taatslager in Shimano derailleurs, dat gebruik maakt van siliciumnitride ($Si_3N_4$) [8](#page=8).
#### 3.4.2 Toepassingen in remschijven
Siliciumcarbide ($SiC$) wordt toegepast in remschijven, bijvoorbeeld in Porsche sportwagens, vanwege de extreme hardheid en hittebestendigheid [9](#page=9).
#### 3.4.3 Snijgereedschappen
Wolfraamcarbide is een ander voorbeeld van een hard keramisch materiaal dat wordt gebruikt in snijgereedschappen, zoals bij Widia-snijgereedschappen [9](#page=9).
#### 3.4.4 Filters
Keramische filters bieden superieure eigenschappen ten opzichte van polymeerfilters, die zacht en sponsachtig zijn. Keramische filters zijn [10](#page=10):
* Zeer hard [10](#page=10).
* Bestand tegen zeer hoge temperaturen, tot 2000°C [10](#page=10).
* Gemaakt van materialen zoals aluminiumoxide ($Al_2O_3$), siliciumoxide ($SiO_2$) en siliciumcarbide ($SiC$) [10](#page=10).
Een prominente toepassing van keramische filters is in roetfilters voor dieselwagens, vaak vervaardigd uit siliciumcarbide. Deze filters vangen fijne roetdeeltjes uit de uitlaatgassen op. Periodiek worden deze roetdeeltjes verbrand door het filter te verhitten tot ongeveer 600°C, een proces dat regeneratie wordt genoemd. Er bestaan zowel gesloten als (halfopen) filters [10](#page=10).
Hetzelfde principe wordt toegepast in roetfilters voor schoorsteenkachels, waarbij keramische filters, veelal gemaakt van siliciumcarbide, fijn stof uit de rookgassen verwijderen. De werking is vergelijkbaar met die van roetfilters in dieselwagens [11](#page=11).
> **Example:** Het vermogen van keramische filters om fijne deeltjes op hoge temperaturen te weerstaan en af te scheiden, maakt ze essentieel voor emissiecontrole in zowel voertuigen als huishoudelijke verwarmingssystemen.
---
# Slimme en zelfherstellende materialen
Dit deel behandelt slimme materialen die grote vormveranderingen ondergaan door externe invloeden en zelfherstellende materialen, met een focus op zelfherstellend beton.
### 4.1 Slimme materialen
Slimme materialen, ook wel "smart materials" genoemd, ondergaan significante veranderingen in hun vorm als reactie op externe factoren zoals vochtigheid, temperatuur of scheuren. Deze eigenschappen maken ze bijzonder interessant voor toepassingen als "self-healing materials" [16](#page=16) [20](#page=20).
### 4.2 Zelfherstellende materialen
Zelfherstellende materialen zijn ontworpen om zichzelf te repareren wanneer ze beschadigd raken.
#### 4.2.1 Zelfherstellend beton
Een belangrijk toepassingsgebied voor zelfherstellende materialen is beton. Het primaire doel van zelfherstellend beton is het vermijden van betonrot [16](#page=16) [17](#page=17) [20](#page=20).
##### 4.2.1.1 Betonrot
Betonrot ontstaat wanneer de wapening in gewapend beton gaat roesten. Dit roestproces is expansief, wat leidt tot verdere scheurvorming in het beton [17](#page=17).
##### 4.2.1.2 Mechanisme van zelfherstel in beton
Bij de aanmaak van zelfherstellend beton wordt ervoor gezorgd dat er nog niet-gebonden cement aanwezig is. Wanneer er scheuren ontstaan, kan dit cement reageren en de scheuren herstellen, waardoor ook de wapening beschermd wordt tegen roest [18](#page=18).
> **Tip:** Zelfherstellend beton bevindt zich nog grotendeels in de onderzoeks- en testfase, wat momenteel nog leidt tot hogere gebruikskosten [18](#page=18).
#### 4.2.2 Andere toepassingen van zelfherstellende materialen
Naast beton worden zelfherstellende materialen ook onderzocht en toegepast in kunststoffen en composieten. Toepassingen variëren van het repareren van scheuren in beton tot het gebruik in stents en onderwaterkabels [16](#page=16) [19](#page=19) [20](#page=20).
---
## Veelgemaakte fouten om te vermijden
- Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens
- Let op formules en belangrijke definities
- Oefen met de voorbeelden in elke sectie
- Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen
Glossary
| Term | Definition |
|------|------------|
| Metalen | Een klasse van materialen, voornamelijk elementen, die over het algemeen gekenmerkt worden door hun goede elektrische en thermische geleidbaarheid, glans, ductiliteit en treksterkte. |
| Keramische materialen | Een groep materialen die bestaan uit metaal- en niet-metaalverbindingen, zoals oxides, nitrides en carbiden. Ze staan bekend om hun hardheid, broosheid en weerstand tegen hoge temperaturen en chemische aantasting. |
| Polymeren | Lange ketenmoleculen bestaande uit repetitieve eenheden, vaak gebaseerd op koolstof en waterstof. Ze omvatten kunststoffen en rubbers, die flexibel en licht zijn. |
| Composieten | Materialen die zijn opgebouwd uit twee of meer componenten met significant verschillende fysische of chemische eigenschappen, die, wanneer gecombineerd, een materiaal vormen met kenmerken die van de afzonderlijke componenten verschillen. Vaak vezelversterkte kunststoffen. |
| Halfgeleiders | Materialen met elektrische geleidbaarheid ergens tussen die van een geleider en een isolator. Hun geleidbaarheid kan worden beïnvloed door temperatuur, licht en de toevoeging van onzuiverheden. |
| Biomaterialen | Materialen die worden gebruikt in medische apparaten die in contact komen met lichaamsweefsels, -vloeistoffen of -organen, om een biologische functie te herstellen, te ondersteunen of te verbeteren. |
| Vloeibare kristallen | Stoffen die een fase vertonen tussen die van een conventionele vloeistof en die van een vaste kristal. Ze hebben eigenschappen van beide, zoals vloeibaarheid en geordende moleculaire structuur, en hun optische eigenschappen zijn te beïnvloeden met een elektrische spanning. |
| Smart materials (Slimme materialen) | Materialen die hun eigenschappen significant veranderen als reactie op externe stimulansen zoals temperatuur, vochtigheid, licht of een elektrisch veld. |
| Treksterkte (Rm) | De maximale spanning die een materiaal kan weerstaan voordat het breekt onder trekbelasting. Uitgedrukt in N/mm² of MPa. |
| Rekgrens (Re) | De spanning waarbij een materiaal begint plastisch te vervormen nadat de elastische vervorming is voltooid. Uitgedrukt in N/mm² of MPa. |
| Sinteren | Een productieproces waarbij poedervormige materialen worden verwarmd tot een temperatuur onder hun smeltpunt, waardoor ze met elkaar verbinden en een vast, compact voorwerp vormen. |
| Roetfilter | Een apparaat dat wordt gebruikt om roetdeeltjes (fijnstof) uit uitlaatgassen van verbrandingsmotoren te verwijderen. |
| Zelfherstellend beton | Beton dat de capaciteit heeft om zichzelf te repareren, vaak door het gebruik van ingekapselde herstellende middelen die vrijkomen wanneer scheuren ontstaan. |
| Legering | Een mengsel van twee of meer elementen, waarvan er ten minste één een metaal is, met als doel de eigenschappen van het basismetaal te verbeteren. |