Tehnologii moderne de elaborare a materialelor

Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1. DEFINIȚIA MATERIALELOR

Materialele se regăsesc în orice activitate umană, fiind un factor determinant pentru dezvoltarea societății de-a lungul istoriei în

așa măsură încât, anumite epoci istorice și-au luat denumirea de la materialele utilizate preponderent (epoca pietrei, epoca

bronzului, epoca fierului).

Fie că există ca atare în natură, fie că sunt concepute de om, materialele reprezintă suportul oricărei activități productive (de la

agricultură și industria alimentară până la aeronautică și industria de armament).

Dacă se încearcă o definire a materialelor, într-o primă etapă se poate considera că ele reprezintă acea parte a materiei universului

alcătuită din substanțe ale căror proprietăți le face utile în realizarea mașinilor, dispozitivelor și a produselor. Așadar, material este

grafitul din care este realizată mina de creion, cuprul din care se realizează cablul electric, cauciucul din anvelope, lemnul din

mobilă, etc.

Într-un sens mai larg, sunt cuprinse în categoria de materiale și alte substanțe utilizate în anumite domenii (îngrășămintele chimice

în agricultură, medicamentele în medicină) și chiar substanțe cu o utilizare mai largă cum sunt: apa (sub formă de blocuri de gheață

utilizate la construcția iglu-urilor de către eschimoși), aerul (în spume metalice care conțin bule de aer, produse petroliere (folosite

la drumuri), etc.

Atitudinea diferitelor comunități umane față de materiale s-a modificat de-a lungul istoriei iar în prezent diferă în funcție de gradul

de industrializare care influențează accesul lor la diferitele tipuri de materiale. Este cunoscut numărul mare de utilizări pe care

unele colectivități le dau puținelor materiale naturale pe care le pot procura în cantitățile necesare (bambusul pentru colectivitățile

rurale din sudul Asiei, palmierul pentru multe populații din Oceania sau blana și oasele de animale pentru populațiile nomade din

Nordul extrem). Comparativ cu acestea, societatea de consum, specifică statelor industrializate, dispune de o gamă foarte

diversificată de materiale, mai cu seamă materiale cu un grad mare de prelucrare, utilizate în aplicații foarte restrânse și pe o durată

relativ redusă.

Materialele sunt supuse unor transformări continue realizând un vast ciclu care începe cu obținerea materiei prime (prin tăiere,

extracție, etc.), realizarea semifabricatelor (lingouri de metal, blocuri de piatră, cherestea ș.a.) din care se fabrică ulterior profile din

oțel, cabluri electrice, beton, materiale plastice, placaje, utilizate pentru produsele finite.

După ce își îndeplinesc rolul în funcționare, aceste materiale se reîntorc în natură sub formă de deșeuri, care într-un timp mai lung

sau mai scurt vor ajunge la starea lor stabilă, de regulă identică cu cea pe care au avut-o inițial (de exemplu metalele se transformă

în oxizi, sulfuri, etc.) sau sunt reintroduse în procesul de obținere a unor semifabricate noi.

Procesul de obținere și de prelucrare a materialelor este, în general, mare consumator de energie, iar cantitatea mare de deșeuri

care rezultă în urma prelucrării sau după ieșirea din uz a produselor poate afecta mediul natural. Din aceste motive în planificarea

circuitului materialelor (figura 1.1) trebuie să se țină cont și de interacțiunea material - energie - mediu, care trebuie păstrată

într-un echilibru prin acțiunea unor organisme de decizie și prin găsirea celor mai potrivite soluții tehnologice de exploatare,

elaborare, prelucrare, utilizare și recuperare a materialelor.

Figura 1.1. Circuitul materialelor în natură

Tehnologii moderne de elaborare a materialelor

Pag. 2 / CA PITOLUL 1

Importanța acestui aspect este cu atât mai mare în ultimii ani, când a crescut interesul pentru protecția mediului, pentru utilizarea

rațională a resurselor minerale și economisirea energiei .

Conceptul de dezvoltare durabilă, obligatoriu în orice activitate industriala, impune nu numai reguli stricte în ceea ce privește

procesele tehnologice, ci și stabilirea unor procedee de recuperare a deșeurilor, cu impact minim asupra mediului.

Un factor important pentru utilizarea oricărui material îl constituie disponibilitatea sa, respectiv posibilitatea de a putea fi procurat.

Majoritatea materialelor utilizate în activitatea umană (materiale inginerești) sunt prelucrate pornind de la zăcăminte minerale sau

organice, care s-au format într-o perioadă mare de timp și care, evident, sunt limitate și epuizabile.

Elementele chimice care intră în compoziția acestor materiale au o abundență

diferită pe pământ. Cele mai multe elemente care intră în compoziția materialelor

inginerești (metale, siliciu, carbon) sunt distribuite neuniform în scoarța terestră și

exploatările au rentabilități diferite.

Satisfacerea cererii de materiale impune, pe de o parte realizarea de noi

prospecțiuni geologice pentru identificarea de noi zăcăminte, pe de alta,

dezvoltarea tehnologiilor de extracție și prelucrare, în așa fel încât, o serie de

zăcăminte nerentabile în condițiile tehnologiilor actuale, să poată fi totuși

exploatate (figura 1.2).

Este evident că, odată cu epuizarea rezervelor actuale rentabile, prețul multor

materiale va crește mult ca urmare a creșterii costurilor de exploatare. Din același

motiv are loc și o creștere accentuata a consumurilor energetice (tabelul 1) care

sunt și așa foarte mari pentru multe materiale (materiale energofage).