Nichtmetallische Materialien: Keramik, Glas und Organisches

Nichtmetallische mineralische Materialien

Materialien dieser Gruppe sind sehr heterogen. Einige der am häufigsten verwendeten Gruppen sind die folgenden:

Keramische Werkstoffe

Keramische Werkstoffe sind aus Ton hergestellte Objekte. Wird Ton mit Wasser gemischt, so wird er plastisch und verformbar und bildet eine einheitliche Masse, die beim Trocknen Steifigkeit erlangt. Diese Eigenschaft wird durch Brennen erhöht und stabilisiert, sodass Teile beispielsweise für den Gebrauch in der Küche hergestellt werden können. Keramische Werkstoffe sind sehr beständig gegen hohe Temperaturen und gegen die Einwirkung der meisten Chemikalien.

Anwendungen der Keramik

• Strukturelle Verwendung: Lehm zur Herstellung von Ziegeln, Fliesen und Gres.
• Töpferei und Gegenstandsherstellung: Einfache geformte Erzeugnisse wie Terrakotta, Fliesen und Porzellan.
• Feuerfest (refraktär): Tone mit hohem Silicagehalt, die hohen Temperaturen standhalten.

Baustoffe (Zement und Beton)

Zement gehört zu einer Gruppe von Bindemitteln, die, gemischt mit Wasser und mineralischen Zuschlägen wie Kies und Sand, eine pastöse Mischung bilden, die beim Trocknen Steifigkeit erlangt und aushärtet. Dies ist besonders nützlich, da sich damit leicht feste Strukturen in nahezu jeder Form herstellen lassen. Das resultierende Material wird als Beton bezeichnet. Betonstrukturen in Kombination mit Stahl, Glasfaser oder speziellem Kunststoff werden als Stahlbeton bezeichnet; sie tragen sehr große Druckbelastungen und eignen sich daher für den Bau großer Gebäude und ingenieurtechnischer Bauwerke.

Glas

Glas wird vorwiegend aus Quarzsand hergestellt. Es ist ein amorphes Material, eine sogenannte glasige (vitreous) Phase, in der die molekularen Bausteine ungeordnet angeordnet sind.

Anwendungen des Glases

• Herstellung von Behältern: Glasbehälter aller Art sind wegen ihrer guten Beständigkeit gegenüber chemischen Stoffen weit verbreitet.
• Isolation: Glas wird als Isolationsmaterial verwendet.
• Bauwesen: Verwendung für Fenster und Türen.
• Optik: Optische Anwendungen dank transparenter und formbarer Eigenschaften.
• Kombination mit Keramik: Glas wird auch in keramischen Zusammensetzungen verwendet.

Organische Materialien

Die Materialien dieser Gruppe stammen aus tierischen oder pflanzlichen Quellen.

Pflanzliche Stoffe

Papier: Besteht aus Schichten von Zellulosefasern, einem natürlichen Polymer (Kohlenhydrat), das eine strukturelle Rolle in Pflanzenzellen spielt. Papier ist ein weiches und relativ niedrig dichtes Material und wird für Bücher, Zeitungen und ähnliche Erzeugnisse verwendet.

Holz

Holz besteht aus Cellulose und Lignin und wird aus den Stämmen von Bäumen gewonnen. Je nach Art liefert es unterschiedliche Eigenschaften. In der Regel ist es ein leichtes, aber sehr widerstandsfähiges Material. Es wird in der Möbelherstellung, für leichte Türen und Werkzeuge verwendet. Aufgrund seiner wärmedämmenden Eigenschaften dient es auch als Fußbodenbelag, für Verkleidungen und zum Bau von Wänden.

Textilfasern (pflanzlich)

• Baumwolle: Die wichtigste Textilfaser; mehr als 50 % der in der Textilindustrie verwendeten Fasern stammen aus Baumwolle. Die Fasern entstehen in den Samenkapseln der Pflanze und bestehen größtenteils aus Cellulose.
• Leinen (Flachs): Textile Faser, gewonnen aus dem Stängel der Pflanze. Cellulose-Mikrofibrillen sind meist in eine Richtung angeordnet, wodurch leinenartige Stoffe hohe Festigkeit und geringe Elastizität aufweisen.
• Jute: In den Tropen gewonnene Pflanzenfaser mit hohem Ligningehalt, wodurch die Faser eine gröbere Struktur hat.
• Hanf: Gewinnung aus der Rinde der Stängel der Hanfpflanze; ebenfalls eine robuste Pflanzenfaser.

Tierische Materialien

Aus tierischer Herkunft sind folgende Materialien hervorzuheben:

• Wolle: Gewonnen von Schafen und anderen Tieren. Wolle ist leicht, elastisch und bietet gute Isolierungseigenschaften.
• Seide: Gewonnen aus der Seidenraupe. Seidenfasern sind sehr dünn und lang, wirken glänzend und haben eine weiche Haptik. Seidengewebe neigen jedoch bei starker Wärmeeinwirkung und direkter Sonneneinstrahlung zur Degradation.
• Leder: Leder ist ein tierisches Material, das aus Kollagenfasern der Haut gewonnen wird. Es ist ein haltbares Material; durch Gerbverfahren können Festigkeit und Steifigkeit mehr oder weniger beeinflusst werden.