Guma
Guma je pružný uhlovodíkový polymer, který nastane jak mléčná emulze (známý jak latex) v mízě několik palet rostlin. Guma může také být produkována synteticky.
Umělá guma je dělána přes polymerisation palety monomers k polymerům produkce. Tito vytvoří části širokého studia pokrytého Polymer vědou a Rubber technologií.
Hlavní komerční zdroj přirozeného latexu vytvořil gumu je parašutista gumovník, Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae). Toto je velmi, protože to reaguje na zraňovat tím, že produkuje více latexu. Henry Wickham sbíral tisíce semen od Brazílie v 1876 a oni byli klíčeni v Kew zahradách, Anglie. Sazenice byly poslány k Colombovi, Indonésie a Singapur.
Jiné rostliny obsahovat latex zahrnovat fíky, (Ficus elastica), euphorbias a obyčejnou pampelišku. Ačkoli tito nebyli hlavní zdroje gumy, Německo pokoušelo se používat takové zdroje během 2. světové války, když to bylo uříznuto od kaučukových zásob. Tyto pokusy byly později nahrazeny vývojem umělé gumy. Jeho hustota je 920 kg/m3.
V místech jako Kerala, kde kokosové ořechy jsou v hojnosti, shell poloviny kokosový ořech je používán jako nádoba sbírky pro latex. Skořápky jsou spojené se stromem přes krátkou ostrou tyč a latex kape dole do toho přes noc. Toto obvykle produkuje latex nahoru k úrovni poloviny ke třem čtvrtím shellu. Latex od rozmanitých stromů je pak nalit do plochých pánví a toto je smíšené s kyselinou mravenčí, který slouží jako coagulant. Po nemnoho hodin, velmi mokré listy gumy jsou mačkány ven tím, že provede je tiskem předtím oni jsou posláni na továrnách kde vulkanizace a další zpracování je děláno.
Stranou od nemnoho přirozených produktových nečistot, přírodní kaučuk je nezbytně polymer isoprene jednotek, diene uhlovodíku monomer. Umělá guma může být vyrobená jako polymer isoprene nebo různé jiné monomers. Guma je věřil k byli jmenováni Joseph Priestley, kdo objevil v 1770 ten usušený latex vymazal značky tužky. Materiální vlastnosti přírodního kaučuku dělají tomu elastomer a thermoplastic.
Historie
V jeho domorodci Central Amerika a jižní Amerika, guma byla klidná na dlouhou dobu. Mesoamerican civilizace používaly gumu většinou od Castilla elastica. Starověký Mesoamericans měl míčovou hru používat gumové míče (vidět: Mesoamerican míčová hra), a nemnoho Pre-Columbian gumové míče byly najité (vždy v místech to bylo zaplaveno pod sladkou vodou), nejčasnější datování k o 1600 př.n.l.. Podle Bernala Díaz del Castillo, Španělsko Conquistadores byl tak ohromený energickým odrážením gumových míčů Aztecs že oni se zajímali jestliže míče byly okouzleny zlými duchy. Maya také dělal druh dočasné kaučukové boty tím, že ponoří jejich nohy do směsice latexu. Guma byla použita v různých jiných kontextech, takový jako pásy ke kamenu držení a kovovým nástrojům ke dřevěným klikám a výplň pro nástrojové kliky. Zatímco starověký Mesoamericans neměl vulkanizaci, oni vyvinuli organické metody zpracování guma s podobnými výsledky, míchat surový latex s různými mízama a džusy jiných rév, zvláště Ipomoea alba, druh Morning slávy. V Brazílii domorodci rozuměli použití gumy dělat water-resistant tkanina. Příběh říká, že první Evropan k návratu k Portugalsku od Brazílie se vzorky takový water-repellent pogumoval tkaninu tak šokované lidi že on byl přinesen ke dvoru na obvinění z čarodějnictví.
Když vzorky gumy nejprve přišly v Anglii, to bylo pozorováno Joseph Priestley, v 1770, že kus materiálu byl extrémně dobrý v otisku ven tužka se otiskuje na papíře.
Parašutistický gumovník zpočátku rostl v jižní Americe, kde to bylo hlavní zdroj čeho omezené množství gumy latexu bylo spotřebováno během hodně z 19. století. Před asi 100 roky, Kongo svobodný stát v Africe byl významný zdroj latexu přírodního kaučuku, většinou shromažďoval se nucenou prací. Kongo svobodný stát byl vytvořen a vládl jako osobní kolonie Belgičanem King Leopold II kde milióny Afričanů umřely v důsledku chtivosti po gumě a zisků gumy. Po opakovaných úsilích (vidět Henryho Wickhama) guma byla úspěšně kultivována v Southeast Asii, kde to je nyní široce dospělé.
Vlastnosti
Guma vystavuje jedinečnou lékařskou prohlídku a chemické vlastnosti.
Stres gumy-chování napětí vykazuje Mullins účinek, Payne působí a je často modeled jak hyperelastic.
Proč je guma pružná?
Ve většině elastických látkách, takový jak kovy používaly v jarech, pružné chování je způsobeno pokřiveními svazku. Když stres je aplikován, délky svazku se odchylují od (minimálních energetických) equilibirum a přetvárná energie je uložena electrostatically. Guma je často převzata chovat se stejně, ale to dopadá toto je špatný popis. Guma je zvědavý materiál protože, na rozdíl od kovů, přetvárná energie je uložena thermally, stejně jako electrostatically.
V jeho uvolněném stavu guma sestává z dlouho, stočený-nahoru monomer přiváže to být propojen u nemnoho bodů. Mezi párem odkazů každý monomer může točit volně o jeho sousedovi. Toto dává každou část odchylky řetězu převzít velké množství geometries, jako velmi volné lano spojené s párem pevných bodů. U pokojové teploty guma uloží dost kinetické energie tak že každá část řetězu osciluje chaoticky, jako nad kusem lana být otřesený násilně.
Když guma je natáhnuta “volné kusy lana” jsou napnuté a tak už ne k schopný oscilovat. Jejich kinetická energie je vydávána jako nadměrné teplo. Proto, entropie se sníží když jde od uvolněný k rozprostřenému státu, a to se zvětší během relaxace. Tato změna v entropii může také být vysvětlena faktem že pevná část řetězu může dát do méně cest (W) než volná část řetězu, při dané teplotě (nb. entropie je definována jak S = k * ln (W )). Uvolnění rozprostřeného gumového kroužku je tak řízeno zvyšováním entropie a síla zažila je ne elektrostatický, poněkud to je výsledek tepelné energie materiálu být přeměněn na kinetickou energii. Kaučuková relaxace je endothermic. Materiál podstoupí adiabatické chlazení během zkracování. Tato vlastnost gumy může snadno být ověřena tím, že drží rozprostřený gumový kroužek k vašim rtům a uvolňuje se tím.
Roztahování gumového kroužku je v některých cestách ekvivalentních ke komprimaci ideálního plynu a relaxaci v ekvivalentu k jeho expanzi. Poznamenat, že stlačený plyn také projeví “pružné” vlastnosti, například uvnitř nahuštěné automobilové pneumatiky. Skutečnost, že roztahování je ekvivalent ke komprimaci může se zdát poněkud zvrátit-intuitivní, ale to dává smysl jestliže guma je viděna jak jednorozměrný plyn. Roztahování redukuje “prostor” dostupný každé části řetězu.
Vulkanizace gumy vytvoří více mostů mezi řetězy tak to dělá každou volnou část řetězu kratší. Výsledek je že řetězy se napnou více rychle pro danou délku napětí. Toto zvětšuje pružnou silovou konstantu a dělá gumu těžčeji a méně extentable.
Když se ochladil pod jistou kritickou teplotou kvazi-tekuté řetězové segmenty “mrazí se” do fixovaného geometries a guma neočekávaně přijde o jeho pružné majetky, ačkoli proces je reverzibilní. Toto je vlastnost to sdílí to se většinou elastomers. U velice studených teplot guma je vlastně poněkud křehký; to se rozbije na střepy když udeřil. Tato kritická teplota je důvod že pneumatiky zimy používají měkčí verzi gumy než normální pneumatiky. Guma nedostatku o-pečeti prstenu, které přispěly k příčině Challenger pohromy byly myšlenka k se ochladili pod jejich kritickou teplotou. Pohroma se stala v neobvykle chladný den.
Aktuální zdroje gumy
Dnes Asie je hlavní zdroj přírodního kaučuku. Přes půl gumy použitý dnes je syntetický, ale několik milión tun přírodního kaučuku je ještě produkováno každoročně, a je ještě podstatný pro některé průmysly, včetně automotive a vojenský.
Hypoallergenic guma může být vyrobená z Guayule.
Rané pokusy ve vývoji umělé gumy vedly k vynálezu Silly kyta.
Přírodní kaučuk je často vulkanizován, proces který guma je ohřívána a síra je zvětšena zlepšit nezlomnost a pružnost, a zabránit tomu v hynutí. Vulkanizace velmi zlepšila trvanlivost a pomůcku gumy od 1830s na. Úspěšný vývoj vulcanisation je nejvíce blízko spojený s Charlesem Goodyearem. Uhelná čerň je často používána jako přísada k gumě zlepšit jeho sílu, obzvláště v pneumatikách vozidla.