مواد طبیعی و مصنوعی – فهرست انواع مواد + تصویر

۱۲۸۳
۱۴۰۴/۰۸/۲۵
۱۲ دقیقه
PDF
آموزش متنی جامع
نمونه سوال و تمرین + پاسخ تشریحی
آزمون سنجش یادگیری
امکان دانلود نسخه PDF

مواد طبیعی و مصنوعی دو شکل گوناگون از مواد هستند. همه محصولات ساخته شده از مواد طبیعی و مصنوعی، منشأ طبیعی دارند و از منابع موجود در طبیعت به دست می‌آیند. به طور کلی مواد مصنوعی با تغییر شیمیایی مواد اولیه برای ایجاد ویژگی‌های جدید و مختلف و تولید بیشتر مواد موجود ساخته می‌شوند. در این مطلب فهرستی از مواد طبیعی و مصنوعی به همراه توضیحات و تصاویر برای آشنایی بیشتر آورده شده است.

آنچه در این مطلب می‌آموزید:
  • با تعریف و مفهوم مواد طبیعی و مواد مصنوعی آشنا می‌شوید.
  • می توانید منشأ مواد طبیعی مختلف را بشناسید.
  • با فهرستی از مواد طبیعی و مصنوعی مختلف آشنا می‌شوید.
  • خواص و ویژگی‌های موادی مانند پارچه، شیشه، خاک و چوب را می‌شناسید.
  • می‌توانید تفاوت‌های انواع مواد مصنوعی مانند الیاف و نایلون را تشخیص دهید.
  • تفاوت بین مواد مصنوعی و مواد طبیعی را یاد می‌گیرید.
مواد طبیعی و مصنوعی – فهرست انواع مواد + تصویرمواد طبیعی و مصنوعی – فهرست انواع مواد + تصویر
997696

مواد طبیعی چیست؟

مواد طبیعی یا ماده طبیعی، موادی هستند که برای ساختن و تولید آن‌ها، ماده اصلی دچار تغییرات شیمیایی نمی‌شود. برای مثال؛ صندلی چوبی با تغییر شکل چوب ساخته می‌شود و نیازی به تغییر شیمیایی ماده اولیه ندارد.

وسایل چوبی

میزان تغییر مواد طبیعی برای ساخت محصولات بستگی به محصول مورد نظر دارد. برای ساخت خانه چوبی، ماده اولیه نیاز به تغییر چندانی ندارد ولی برای ساخت و تولید آجر که از خاک رس استفاده می‌شود به شکل‌دهی، پختن و خشک‌کردن نیاز است. همچنین برخی مواد که در طبیعت به فراوانی یافت می‌شوند و در ساخت و ساز کاربرد دارند مانند، آهن، مس و آلومینیوم جزو مواد طبیعی هستند.

مواد مصنوعی چیست؟

مواد مصنوعی موادی هستند که با تغییر شیمیایی ماده اصلی، ماده‌ای جدید با ویژگی‌های متفاوت ساخته می‌شود. به مراحل ساخت ماده جدید که مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی است، سنتز شیمیایی می‌گویند. پلاستیک معروف‌ترین ماده مصنوعی در جهان است. برای ساختن این ماده مصنوعی از نفت استفاده می‌شود. برای ساخت پلاستیک، با فراوری نفت در آن تغییرات شیمیایی ایجاد می‌کنند تا از منبعی طبیعی، محصولی مصنوعی به نام پلاستیک تولید شود.

برخی مواد ساخته شده از پلاستیک
برخی مواد ساخته شده از پلاستیک

مواد مصنوعی لزوماً مواد ناموجود در طبیعت نیستند. برخی از مواد مانند ویتامین‌ها در طبیعت وجود دارند اما توسط انسان به‌طور انبوه برای مصرف تولید یا ساخته می‌شوند. به دلایل گوناگونی ممکن است تهیه مواد طبیعی مشکل باشد یا هزینه زیادی داشته باشد و به محیط زیست و زیستگاه جانداران نیز آسیب وارد کند، در چنین مواقعی بهتر است مواد طبیعی به شکل مصنوعی سنتز شوند.

در مواردی نیز اثرات محصولات مصنوعی و طبیعی یکسان است. برای مثال، با مقایسه پنبه و پلی‌استر مشخص شده است که اثرات زیست‌محیطی مشابهی دارند.

گل پنبه
  • پنبه و پلی‌استر هر دو در کارخانه تولید می‌شوند و برای تولید و فراوری آن‌ها به موادی مانند شوینده‌ها، نرم‌کننده‌های شیمیایی و سفیدکننده‌ها نیاز است.
  • کشت پنبه به زمین و آب زیاد و برداشت آن به نیروی انسانی بیشتر نیاز دارد.
  • برای حفظ و نگهداری محصول به انواع آفت‌کش نیاز است.
  • برای ساخت یک تی‌شرت از جنس پنبه حدود ۲۷۰۰ لیتر آب مصرف می‌شود.
  • برای ساخت پلی‌استر به سوخت‌های فسیلی و مواد شیمیایی نیاز است که استخراج این مواد موجب آسیب رساندن به محیط زیست می‌شود.
  • پنبه زیست‌تخریب‌پذیر و تقریبا یک‌بار مصرف است ولی پلی‌استر قابلیت استفاده مجدد و بازیافت دارد که که ۹۷ درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌شود.
  • محصولات پلی‌استر زیست تخریب‌پذیر نیستند و حدود ۳۰ سال یا بیشتر در طبیعت باقی می‌مانند و باعث ایجاد زباله بیشتر در طبیعت می‌شوند.

منشا مواد طبیعی

همه محصولات طبیعی و مصنوعی از منابع طبیعی ساخته می‌شوند. محصولات طبیعی از منابعی مانند ماسه و چوب تولید می‌شوند که در طبیعت در دسترس است. محصولات مصنوعی مانند پلاستیک نیز از موادی مانند نفت ساخته شده‌اند که نفت نیز ماده‌ای طبیعی است که از زمین استخراج می‌شود.

فهرستی از مواد طبیعی و مصنوعی

در این بخش برای آشنایی بیشتر انواع مختلفی از مواد رایج و پرکاربرد طبیعی و مصنوعی به همراه کاربردها و برخی از ویژگی‌های آن‌ها آورده شده‌است. ویژگی هر ماده مانند استحکام، انعطاف‌پذیری، کشش و ... موجب ساخت محصولی جدید با کاربردی متفاوت می‌شود. دانستن این ویژگی‌ها برای ساخت محصولاتی با کیفیت و کارایی بهتر مهم است.

نمودار انواع ماده
انواع ماده

مواد طبیعی

مواد طبیعی مستقیم از منابع گیاهی و زمین گرفته می‌شوند و نیازی به ساختن آن‌ها نیست. در زیر تصویر برخی از مواد طبیعی که در زندگی کاربردهای فراوانی دارند دیده می‌شود.

مواد طبیعی

در جدول زیر برخی از رایج‌ترین مواد طبیعی فهرست شده‌اند.

مواد طبیعی
پنبهشیشهالیاف گیاهی
ابریشمفلزاتآهک
پشمخاک رسکاه
چرمسنگگرانیت
مرواریدچتایی (کنف هندی)صمغ
گچنفتبامبو
زغال‌سنگالماسگرافیت
سیمانکود حیوانیکوارتز

پارچه

پارچه‌هایی که از پنبه، ابریشم و پشم ساخته می‌شوند و مواد اصلی آن‌ها از الیافت گیاهی و حیوانی گرفته می‌شود جزو مواد طبیعی هستند. پنبه از قدیمی‌ترین مواد طبیعی مورد استفاده توسط انسان است که از آن برای تولید پوشاک و دیگر وسایل بهره می‌گیرد. ۴۰ درصد از پوشاک تولیدی در جهان از جنس پنبه هستند. انعطاف‌پذیری کم، جذب مواد، ضدحساسیت و نرم بودن از ویژگی‌های پنبه است.

پارچه پنبه ای
پنبه ماده‌ای طبیعی است.

پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با این نوع ماده، فیلم آموزش الیاف چیست فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

شیشه

شیشه مثال دیگری از مواد طبیعی است که شاید قرار دادن آن به عنوان ماده طبیعی دشوار به نظر برسد. شیشه در کارخانه‌های صنعتی با ذوب و سپس سرد کردن ماسه ساخته می‌شود. مولکول‌های شیشه بدون تغییر باقی می‌مانند و تغییر شیمیایی در آن‌ها رخ نمی‌دهد و همچنان مولکول‌های ماده اولیه هستند که فقط تغییر شکل داده‌اند.

بانک مرکزی ایران
نمای شیشه‌ای بانک مرکزی در ایران

خاک رس

خاک رس نوعی خاک است که از کانی‌های رس تشکیل شده‌است. این نوع خاک هیدارته با مرطوب شدن انعطاف‌پذیری بالایی پیدا می‌کند و با خشک شدن یا پس از پخته شدن، سخت و شکننده می‌شود. ساخت کتیبه‌های گلی و ساختن سفال از قدیمی‌ترین کاربردهای این ماده طبیعی است.

مواد طبیعی و مصنوعی
کتیبه‌های گلی در تخت‌جمشید (راست) و سفال‌های ۶ هزارساله در شوش (چپ)

از خاک رس همچنین در فرآیندهای صنعتی مانند کاغذسازی، تولید سیمان، «صافش یا فیلتراسیون» (Filtration) مواد شیمیایی استفاده می‌کنند. رایج‌ترین کاربرد خاک رس برای ساختن آجر و کاشی در ساختمان‌سازی است. همچنین در مجسمه‌سازی، تولید ظروف سفالی، سنگی و چینی، ماسه قالب در ساخت ریخته‌گری و درمانی کاربرد دارد.

چوب

چوب ماده‌ای با بافت متخلخل و از جنس سلولز است. از چوب برای سوخت، مصالح ساختمانی، ساخت ابزار، سلاح، مبلمان و کاغذ استفاده می‌شود.

سنگ

سنگ توده‌ای از مواد معدنی است که بیشتر لایه جامد بیرونی و پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و به سه گروه سنگ‌های آذرین، سنگ‌های رسوبی و سنگ‌های دگرگونی تقسیم می‌شوند.

  • سنگ آذرین: از سرد شدن ماگما ساخته می‌شوند.
  • سنگ رسوبی: از «سنگ‌زایی یا دیاژنز» (Diagenesis) رسوب‌ها شکل می‌گیرند.
  • سنگ دگرگونی: از سنگ‌های موجود، زیر فشار و دماهای بالا به وجود می‌آیند.

استخراج و استفاده از سنگ‌ها برای ساخت ابزار و مصالح ساختمانی هزاران سال قدمت دارد.

مواد طبیعی و مصنوعی
کعبه زرتشت (راست) و معبد آناهیتا (چپ) از سنگ ساخته شده‌اند.

پشم

پشم از الیاف طبیعی است که از حیواناتی مانند گوسفند، شتر، گاومیش، لاما و غیره به دست می‌آید و مواد اصلیِ صنعت نساجی است. پشم انواع مختلفی دارد که ترکیبی از پروتئین و مقدار کمی لیپید هستند و توسط فولیکول‌های پوست ساخته می‌شوند. چین‌خوردگی در ساختار آن، از ویژگی بارز این ماده است که موجب می‌شود ریسندگی آسان‌تر و حجم بیشتری نسبت به دیگر الیاف داشته باشد و با حفظ هوا در لایه‌های خود مانع انتقال حرارت شود. کیفیت پشم با ویژگی‌هایی مانند قطر الیاف، چین‌خوردگی، کارکرد، رنگ و استحکام اصلی آن تعیین می‌شود. چین، استرالیا و نیوزیلند بزرگترین تولیدکنندگان پشم در جهان هستند. از پشم برای ساخت پوشاک، قالی، پتو، لوازم، عایق‌کاری، جذب بو و صدا در ماشین‌ها و بلندگوها استفاده می‌شود.

مواد طبیعی و مصنوعی
پشم گوسفند (راست) و قالی پازیریک (چپ) قدیمی‌ترین فرش جهان

الیاف نارگیل

«کویر» (Coir) الیافی طبیعی است که از پوسته بیرونی نارگیل به دست می‌آید. از الیاف نارگیل برای ساخت محصولات زیر استفاده می‌شود.

  •  تشک
  • زیرانداز
  • برس
  • روکش اثاث یا لوازم داخلی
  • پادری
  • گونی
  • ریسمان
  • طناب
  • تور ماهی‌گیری

این الیاف همچنین برای جذب روغن و مایعات، بستر حیوانات و مصالح ساختمانی کاربرد دارد.

مواد طبیعی و مصنوعی
الیاف نارگیل

کاه

کاه از ضایعات ساقه‌های خشک گیاهانی مانند گندم، جو، ذرت و برنج پس از حذف دانه به دست می‌آید. این ماده در سبدبافی برای ساختن سبدهای حمل میوه و کندوی زنبور عسل، خوراک و علوفه دام، بستر حیوانات، سوخت و به صورت کاهگل در مصالح ساختمانی از قدیم کاربردهای فراوانی داشته است. از کاه برای تولید سوخت‌های زیستی، بیوگاز، زیست‌توده و بیوپلاستیک با خواص مکانیکی شبیه به پلی‌استایرن نیز استفاده می‌شود.

مواد طبیعی و مصنوعی

چرم

چرم ماده‌ای طبیعی است که از پوست حیواناتی مانند گاو، گوسفند، بز، اسب، گاومیش، خوک، گراز، فُک و تمساح با عمل دباغی به دست می‌آید. استحکام، ماندگاری و انعطاف‌پذیری از ویژگی‌های این ماده طبیعی هستند. چرم در ساخت لباس، کفش، کیف، مبلمان، ابزار و وسایل ورزشی کاربرد دارد.

انواع چرم

انواع مواد مصنوعی

بسیاری از وسایل مورد استفاده در خانه را انواع مواد مصنوعی تشکیل می‌دهند. «نایلون» (Nylon) در پارچه و پوشاک، «تفلون» (Teflon) در ظروف نچسب، «باکلیت» (Bakelite) در پریزهای برق و PVCPVC در لوله‌های آب نمونه‌هایی از مواد مصنوعی در خانه هستند. در زیر برای آشنایی بیشتر برخی از مواد مصنوعی به همراه کاربردهای آن‌ها آورده شده است.

الیاف مصنوعی

برخی از الیاف‌های مصنوعی که توسط انسان ساخته شده در زیر فهرست شده‌اند.

الیاف مصنوعی
آرامیدپلی‌استرنایلون
ابریشم مصنوعیتینسولیتنومکس
الیاف شیشهکولارمیکروفیبر
الیاف کربناسپندکسفیبر بازالت
پارچه لیوسلبتن الیافیفیبر فلزی
پشم پلارواینایلونپلی فنیلن سولفید
پلی‌فنیلن سولفیدپلی‌لاکتیک اسیدسلولز تری‌استات

سیلیکون

«سیلیکون» (Silicone) یا «پلی‌سیلوکسان» (Polysiloxane) از جمله مواد مصنوعی پر کاربرد به شکل پلیمر است که از «سیلوکسان» (Siloxane) ساخته می‌شود. برخی از مهم‌ترین ویژگی‌های سیلیکون به ترتیب زیر است.

  • هدایت حرارتی کمی دارد.
  • واکنش‌پذیری کمی دارد.
  • پایداری حرارتی بالایی دارد.
  • ضدآب است.

سیلیکون‌ها الاستومر و به شکل روغن‌های بی‌رنگ، گریس و رزین هستند. از این مواد در درزگیرها، چسب‌ها، روان‌کننده‌ها، داروها، ظرف‌های پخت و پز، عایق گرما و عایق الکتریکی استفاده می‌شوند.

گریس

در صنعت خودروسازی به شکل گریس برای روان کردن اجزای ترمز استفاده می‌شود. به دلیل پایداری گرمایی بالا و خاصیت ضدآب آن، آلودگی کمتری جذب می‌کند. سیلیکون به‌طور گسترده در صنایع هوافضا و ساخت هواپیما به دلیل دوام و پایداری حرارتی تا دمای ۲۲۰ درجه سلسیوس برای ساخت درزگیر پنجره‌ها و درهای کابین استفاده می‌شود. از گریس‌های سیلیکونی در زنجیرهای مکانیکی مانند زنجیر دوچرخه استفاده می‌شود.

سطوح نسوز

در صنعت ساخت و ساز از سیلیکون برای آب‌بندی شکاف‌ها، درزها و شکاف‌های ساختمان استفاده می‌کنند. برای مقابله با آتش‌سوزی یا کاهش خسارت‌های آن در دیوار و کف ساختمان‌ها فوم‌های سیلیکون استفاده می‌کنند.

کامپوزیت ضد آب
سیلنیلون، کامپوزیت ضدآب تقویت شده

پوشش سیلیکون روی شیشه موجب آبگریز شدن آن می‌شود. از چنین محصولاتی برای شیشه جلوی هواپیما و حذف برف پاک‌کن برای دید بهتر استفاده می‌کنند. همچنین با پوشش دادن پارچه‌ها با این ماده، کامپوزیت قوی و ضدآبی مانند «سیلنیلون» (Silnylon) ساخته می‌شود.

ظروف و قالب های کیک پزی

در وسایل پخت و پز که با مواد غذایی در تماس است، از مواد غیرسمی استفاده می‌شود. سیلیکون ماده‌ای با سمیت بسیار کم است که آلودگی‌ها را جذب نمی‌کند به همین دلیل استفاده از آن برای ساخت ظروف پخت و پز آشپزخانه در حال افزایش است. دستکش‌های فر سیلیکونی دمای ۲۶۰ درجه سلسیوسی را تحمل می‌کنند.

انواع مواد طبیعی و مصنوعی

قطعات الکترونیکی باید در برابر شوک مکانیکی و الکتریکی، پرتوافشانی و نوسان، پایداری بالایی داشته باشند. سیلیکون‌ها با داشتن چنین ویژگی‌هایی گزینه مناسبی برای استفاده در ساخت قطعات الکترونیکی دارند.

چسب زخم شفاف سیلیکونی
چسب زخم شفاف سیلیکونی

از سیلیکون به شکل ژل در بانداژها و پانسمان‌ها، ایمپلنت‌ها، کاشت اعضا بدن و لنزهای چشم در پزشکی استفاده می‌شود.

انواع مواد طبیعی و مصنوعی

از سیلیکون به دلیل چسبندگی کمی که دارد برای قالب ریخته‌گری رزین‌ها، فوم‌ها و آلیاژهای با دمای پایین نیز استفاده می‌شوند.

باکلیت

«باکلیت» (Bakelite) اولین پلاستیک ساخته شده از مواد مصنوعی است. نداشتن رسانایی الکتریکی و مقاومت زیاد در برابر گرما و حلال‌های شیمیایی از ویژگی‌های مهم باکلیت است. از این ماده برای عایق‌های الکتریکی و ساخت ظروف آشپزخانه، اسباب بازی، ظروف قالب‌گیری استفاده می‌شود.

تعدادی تاس روی میز

در جنگ جهانی اول این ماده در موتور هواپیما و تلفن بی‌سیم و رادیو به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفت.

کولار

«کولار» (Kevlar) نوعی الیاف مصنوعی است که در برابر گرما پایداری بسیار بالایی دارد. این ماده به خاطر استحکام بالایی که داشت برای اولین بار به جای فولاد در تایر ماشین‌های مسابقه‌ای استفاده شد.

انواع مواد طبیعی و مصنوعی
«استفانی کولک» (Stephanie Kwolek)، شیمی‌دان آمریکایی سازنده کولار

از کولار در ساخت تایر دوچرخه، بادبان قایق، جلیقه‌های ضدگلوله و وسایل حفاظت شخصی استفاده می‌شود.

توارون

«توارون» (Twaron) از الیاف مصنوعی است که مانند کولار مقاومت بالایی در برابر گرما دارد. از این ماده در صنعت خودروسازی، ساختمان‌سازی، وسایل ورزشی، هوافضا و ابزارهای نظامی استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای آن در زیر آمده‌است.

  • تجهیزات مقاوم در برابر حرارت: لباس‌های آتشنشانی، کلاه ایمنی، دستکش‌ها، لباس‌های ورزشی و جلیقه‌ها
  • کامپوزیت‌ها: به جای پنبه‌نسوز در صنعت نساجی، ساخت فیلترها، بادبان و طبل
  • خودروسازی: ساخت لنت ترمز، تسمه تایم، تایر
  • کابل: کابل‌های فیبر نوری، طناب‌ها، کابل‌های الکتریکی و طناب فولادی

توارون

بوپت

«بوپت» (BoPET) از جنس پلی‌استر است که از «پلی‌اتیلن ترفتالات» (Polyethylene Terephthalate) ساخته می‌شود. استحکام کششی بالا، پایداری شیمیایی، شفاف بودن و عایق الکتریکی از ویژگی‌های بوپت است. عمده کاربردهای بوپت به ترتیب زیر است.

  • بسته‌بندی: در صنایع غذایی به شکل فویل نگهدارنده غذا استفاده می‌شود تا عطر و طعم آن را حفظ کند و ماندگاری غذاها را افزایش دهد. برای درپوش محصولات لبنی مانند ماست و شکل شفاف آن برای غذاهای تازه یا منجمد استفاده می‌شود. به دلیل تحمل گرمایی بالا، نیازی به جدا کردن آن هنگام گرم کردن غذا نیست و از این ویژگی برای استفاده در پخت و پز مایکروویو و فر استفاده می‌شود.
  • مواد عایق: برای ساخت ابزارهای عایق الکتریکی، لباس‌های فضایی مقاوم در برابر پرتوهای خطرناک، پتوهای عایق که به حفظ حرارت بدن کمک می‌کنند و لباس آتش‌نشانان استفاده می‌شود.

این ماده همچنین در ساخت و تولید بادبان، ماده دیافراگم در هدفون، بلندگو و میکروفون، بادکنک، پوشش شیشه و کامپوزیت دندان‌پزشکی نیز کاربرد دارد.

روکش غذا
رول‌های بوپت

نئوپرن

«نئوپرن» (Neoprene) از پلیمریزاسیون کلروپرن ساخته می‌شود. از ویژگی‌های این ماده آلی پایداری شیمیایی، مقاوم بودن در برابر تخریب و انعطاف‌پذیری عالی در گستره دمایی زیاد است. محصولات ساخته شده از نئوپرن به شکل‌های لاستیک جامد یا لاتکس وجود دارند و از آن در ساخت وسایل ارتوپدی، چسب‌ها، تسمه خودرو، عایق صوت و الکتریسیته، لباس‌ها، دستکش و ماسک آتش‌نشانی و لباس شنا و غواصی استفاده می‌کنند. همچنین به دلیل مقاومت بالایی نئوپرن برای ساخت واشرها، شیلنگ‌ها و پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی کاربرد دارد.

لباس غواصی از جنس نئوپرن
لباس غواصی از جنس نئوپرن

نایلون

«نایلون» (Nylon) مجموعه‌ای از پلیمرهای مصنوعی پلی‌آمیدی است که از نفت ساخته می‌شود و محصولات تولید شده از آن به شکل‌های گوناگونی در بازار وجود دارد. نایلون نخستین پلیمر ترموپلاستیک است. «گرمانرم یا ترموپلاستیک» (Thermoplastic) به خاصیتی از مواد گفته می‌شود که با گرم شدن، نرم شده، شکل می‌گیرند و با سرد شدن سفت می‌شوند و این فرایند می‌تواند بارها تکرار شود.

انواع مواد طبیعی و مصنوعی
محصولات گوناگون از جنس نایلون

برای اولین بار برای ساخت مسواک و جوراب از آن استفاده شد و در جنگ جهانی دوم حجم زیادی از نایلون برای ساخت چتر نجات، لاستیک، چادر، طناب، پانچو و سایر تجهیزات نظامی به کار رفت. نایلون در تولید پارچه، الیاف، پوشاک، کفپوش، قطعات قالب‌گیری برای اتومبیل مانند پیچ‌ها، چرخ‌دنده‌ها، واشرها، تجهیزات الکتریکی و بسته‌بندی مواد غذایی کاربرد فراوان دارد.

نومکس

«نومکس» (Nomex) از نوع الیاف آرامیدا است که در برابر حرارت، مواد شیمیایی و پرتوهای خطرناک مقاومت زیادی از خود نشان می‌دهد و دمای ۳۷۰ درجه سلسیوس را تحمل می‌کند. از ورق‌هایی با ساختار لانه‌زنبوری نسوز آن در ساخت هواپیما استفاده می‌شود. نومکس همچنین در ساخت تجهیزاتی با تحمل گرمای شدید در آتش‌نشانی، هوانوردی نظامی و مسابقات اتومبیل‌رانی کاربرد دارد و لباس رانندگان اتومبیل‌های مسابقه‌ای، خلبانان نظامی و خدمه هواپیما از جنس نومکس است.

استفاده از نومکس در لباس رانندگان فرمول ۱
استفاده از نومکس در لباس رانندگان فرمول ۱

الیاف اکریلیک

«الیاف اکریلیک» (Acrylic Fiber) نوعی از الیاف مصنوعی است که از «پلی اکریلونیتریل» (Polyacrylonitrile) ساخته می‌شود. اکریلیک، نرم، سبک و مانند پشم است و انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارد و به راحتی رنگ می‌گیرد. محصولات ساخته شده از این نوع الیاف قابل شستشو، ضدحساسیت و بسیار قابل اشتعال هستند. از ماده مصنوعی اکریلیک در ساخت ژاکت و لباس‌های ورزشی، چکمه و دستکش، مبلمان، پارچه، قالی، خز مصنوعی، کلاه گیس، روسری، اکستنشن مو، سایبان، روکش و لباس‌های محافظ استفاده می‌شود.

کلاه گیس

تکنورا

«تکنورا» (Technora) از نوع الیاف آرامیدا است که استحکام و مقاومت شیمیایی بالایی دارد. از تکنورا در چتر نجات دو مریخ‌نورد آپورچونیتی» (Opportunity) و «پرسی» (Perseverance) استفاده شد. برخی از کاربردهای تکنورا عبارتند از:

  • شیلنگ‌های توربوشارژر خودرو و فشار قوی
  • تسمه تایم
  • کابل فیبر نوری
  • طناب، سیم بکسل و کابل
  • طناب فولادی
  • بادبان‌های موج سواری و کایت‌سواری
  • تجهیزات حفاظت فردی
فیبر نوری

تفلون

«پُلی تترافلوئورو اتیلن» (Polytetrafluoroethylene | PTFE) با نام تجاری «تفلون» (Teflon) نوعی جامد فلوئوروکربن است. ساختار کربن‌فلوئوروها تنها از کربن و فلوئور تشکیل شده و وزن مولکولی بالایی دارند. PTFEPTFE در دمای اتاق به شکل جامد سفید رنگ است. آبگریزی و کمترین ضریب اصطکاک بین مواد جامد از ویژگی‌های بارز این ماده است. از تفلون برای پوشش سطح‌های واکنش‌پذیر و خورنده و همچنین به شکل روان‌کننده برای جلوگیری از اصطکاک، سایش و در نتیجه کاهش مصرف انرژی ماشین آلات استفاده می‌شود.

سرخ کردن تخم مرغ در ماهیتابه تفلونی
استفاده از تفلون در ظروف نچسب

عایق‌بندی سیم‌ها، کابل‌ها و بردهای مدار چاپی در محصولات رایانه و صنایع هوافضا نزدیک به ۵۰ درصد از تولید این محصول را استفاده می‌کند. در صنعت خودروسازی به دلیل اصطکاک پایین PTFEPTFE در ساخت چرخ‌دنده‌ها، صفحات کشویی، واشر، بوش کاربرد دارد. بالا بودن مقاومت ویژه و رسانندگی الکتریکی بالا، موجب شده از آن برای ساخت الکتریک‌های با عمر بیشتر استفاده کنند. از PTFEPTFE در تولید کامپوزیت‌های فیبرکربن و فایبرگلاس به کار می‌رود. واکنش‌پذیری پایین و تحمل حرارت بالا PTFEPTFE را به گزینه مناسبی برای ساخت لوله‌های صنعتی برای انتقال اسید و بازها و دیگر مواد شیمیایی تبدیل کرده‌است.

اولتم

«پلی‌تریمید» (Polyetherimide | PEI) که با نام تجاری «اولتم» (Ultem) نیز شناخته می‌شود ترموپلاستیکی آمورف با ظاهری شفاف است. این ماده چسبندگی، استحکام، پایداری شیمیایی و انعطاف‌پذیری خوبی دارد و هنگام سوختن دود بسیار کمی تولید می‌کند. پلی‌تریمید در طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها، خواص الکتریکی پایداری دارد و در دماهای بالا نیز مقاوم است. پلی‌تریمید در فرایند چاپ سه بعدی و ساخت ابزار دقیق پزشکی و شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مواد طبیعی و مصنوعی

وکتران

«وکتران» (Vectran) نوعی الیاف مصنوعی است که از پلیمرهای کریستال مایع ساخته می‌شود و نقطه ذوب آن ۳۳۰ درجه سلسیوی است. الیاف وکتران پایداری حرارتی، استحکام و ضریب کشسانی بالا، «خزش» (Creep) کم و پایداری شیمیایی خوبی دارند. این ماده همچنین در محیط‌های پرتنش، پرتوزا و مرطوب مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. از الیاف وکتران برای بهبود عملکرد و تقویت طناب‌ها، کابل‌های الکتریکی، پارچه بادبانی، مواد کامپوزیت، تایرهای دوچرخه و راکت بدمینتون استفاده می‌شود.

انواع مواد طبیعی و مصنوعی
تایر تقویت شده با وکتران

پلی استر

«پلی‌استر» (Polyester) مانند ابریشم مصنوعی، اکریلیک، نایلون، کولار، نومکس و بسیاری از محصولات دیگر از الیاف مصنوعی است و به‌طور کامل از مواد شیمیایی تشکیل شده و برای ساخت پارچه‌های مصنوعی استفاده می‌شود. در کل، الیاف مصنوعی دوام بیشتر و هزینه تولید کمتری دارند. پلی‌استر از واکنش شیمیایی بین اسید و الکل و از زغال‌سنگ و نفت تولید می‌شود. پلی‌استرها دوام و ماندگاری بسیار بالایی دارند و در برابر چین و چروک، کشش و جمع‌شدگی مقاوم هستند.

پلی استر
لباسی از جنس پلی استر

سوالات متداول

در زیر به برخی از پرسش‌های رایج در مورد مواد طبیعی و مصنوعی پرداخته شده است.

پنبه مواد طبیعی است یا مصنوعی؟

پنبه جزو مواد طبیعی است که برای تولید پوشاک استفاده می‌شود.

تفاوت محصولات طبیعی و مصنوعی چیست؟

محصولات طبیعی و مصنوعی، هر دو از منابع طبیعی ساخته می‌شوند. محصولات طبیعی فقط تغییر شکل داده می‌شوند اما محصولات مصنوعی با فراوری و تغییر شیمیایی ماده طبیعی اولیه برای ساختن ماده جدید استفاده می‌شوند که ماده جدید ساخته شده ویژگی‌های متفاوتی با ماده اولیه دارد.

فتوسنتز در گیاهان ماده مصنوعی ایجاد می‌کند؟

خیر، عمل فتوسنتز در گیاهان و سایر موجوداتی که کلروفیل دارند، فرایندی است که در آن گیاهان با استفاده از انرژی خورشید از کربن دی‌اکسید و آب، قند تولید می‌کنند. در اینجا عمل سنتز فرایندی طبیعی است. منظور از سنتز در این مطلب، استفاده انسان از فرآیندهای شیمیایی برای ایجاد و ساخت ماده جدید یا حتی ماده‌ای موجود در طبیعت است.

ویتامین D که پوست با قرار گرفتن در مقابل پرتوهای خورشیدی می‌سازد از کدام نوع است؟

ویتامینی که بدن با قرار گرفتن در برابر خورشید می‌سازد ماده طبیعی است ولی همین ترکیب وقتی به صورت قرص در کارخانه‌ها توسط انسان ساخته می‌شود ماده‌ای مصنوعی به شمار می‌رود.

آزمون مواد طبیعی و مصنوعی

۱. کدام ویژگی بیانگر تفاوت اصلی میان مواد طبیعی و مواد مصنوعی است؟

ضرورت برداشت مواد از معادن برای ساخت هر دو گروه

استفاده از آهن و آلومینیوم در هر دو گروه

عدم تغییر شیمیایی مواد اولیه در تولید مواد طبیعی

امکان بازیافت و مصرف مجدد هر نوع ماده

پاسخ تشریحی

تفاوت اصلی میان مواد طبیعی و مصنوعی در این است که مواد طبیعی بدون تغییر شیمیایی اساسی تولید می‌شوند و ساختار شیمیایی اولیه آن‌ها حفظ می‌شود، اما مواد مصنوعی به وسیله تغییر شیمیایی و سنتز مواد اولیه ساخته می‌شوند. ویژگی عدم تغییر شیمیایی مواد اولیه در تولید مواد طبیعی دقیقا این تفاوت را نشان می‌دهد. دیگر عبارات، مانند برداشت مواد از معادن، مربوط به منبع مواد است که شامل هر دو گروه می‌شود. استفاده از آهن و آلومینیوم در هر دو گروه ممکن است ولی تفاوت اصلی را بیان نمی‌کند و امکان بازیافت و مصرف مجدد موضوع مربوط به بعضی مواد خاص در هر دو گروه بوده و معیار تمایز اصلی نیست.

۲. فرایند تبدیل نفت خام به پلاستیک نشانه چیست؟

تنها شکل ظاهری ماده اولیه عوض می‌شود.

تغییر شیمیایی اساسی در ماده اولیه رخ می‌دهد.

ویژگی‌های ماده اولیه بدون تغییر باقی می‌مانند.

یک تغییر فیزیکی ساده در مواد اولیه انجام می‌شود.

پاسخ تشریحی

وقتی نفت خام به پلاستیک تبدیل می‌شود، ساختار شیمیایی نفت به صورت اساسی تغییر می‌کند و محصولی کاملا جدید با خواص متفاوت به دست می‌آید. تبدیل نفت خام به پلاستیک نمونه‌ای از یک تغییر شیمیایی است که باعث پیدایش ماده‌ای با ویژگی‌های تازه و کاربرد متفاوت می‌شود. در این حالت برخلاف «یک تغییر فیزیکی ساده در مواد اولیه»، ماهیت مولکولی ماده تغییر می‌کند. همچنین، برخلاف «ویژگی‌های ماده اولیه بدون تغییر باقی می‌مانند» و «تنها شکل ظاهری ماده اولیه عوض می‌شود»، ماهیت پایه‌ای ماده اولیه دگرگون می‌شود و محصول نهایی متفاوت خواهد بود.

۳. چرا همه مواد حتی مواد مصنوعی در نهایت منشا طبیعی دارند؟

زیرا منابع اصلی همه مواد باید از طبیعت استخراج شوند.

زیرا بیشتر مواد طبیعی قابل تبدیل به مواد مصنوعی هستند.

زیرا همه مواد با استفاده از انرژی خورشید ساخته می‌شوند.

زیرا مواد مصنوعی بدون کارخانه ایجاد نمی‌شوند.

پاسخ تشریحی

پاسخ درست «زیرا منابع اصلی همه مواد باید از طبیعت استخراج شوند» است. زیرا در هر دو مورد مواد طبیعی و مصنوعی، مواد اولیه آن‌ها از طبیعت به دست می‌آید. حتی پلاستیک (plastic) که در کارخانه تولید شده، منشاش نفت خام است که از منابع طبیعی استخراج می‌شود. گزینه‌هایی مانند «همه مواد با استفاده از انرژی خورشید ساخته می‌شوند» یا «مواد مصنوعی بدون کارخانه ایجاد نمی‌شوند» واقعیت را به طور دقیق بیان نمی‌کنند. همچنین اینکه بیشتر مواد طبیعی قابل تبدیل به مواد مصنوعی هستند، دلیل منشا طبیعی بودن همه مواد نیست بلکه به امکان تغییر آن‌ها اشاره دارد.

۴. کدام عبارت به درستی نقش تغییر شیمیایی را در فرآیند تولید مواد مصنوعی بیان می‌کند؟

تغییر شیمیایی در مواد مصنوعی موجب نزدیک شدن آن‌ها به ساختار مواد طبیعی می‌شود.

در تولید مواد مصنوعی، ویژگی‌های مواد اولیه از طریق تغییر شیمیایی به دست می‌آید.

مواد مصنوعی بدون هیچ گونه فرآوری از طبیعت برداشت می‌شوند.

مواد مصنوعی از ترکیب ساده چند ماده طبیعی بدون تغییرات عمده ساخته می‌شوند.

پاسخ تشریحی

در تولید مواد مصنوعی، مواد اولیه تحت تغییر شیمیایی قرار می‌گیرند و محصول نهایی دارای ویژگی‌های متفاوت از ماده اولیه خواهد بود. برخلاف مواد طبیعی که معمولا بدون تغییر شیمیایی عمده استفاده می‌شوند، مواد مصنوعی مانند پلاستیک از نفت خام یا ترکیبات مشابه با فرآیند شیمیایی خاص سنتز و تولید می‌گردند. عبارت «در تولید مواد مصنوعی، ویژگی‌های مواد اولیه از طریق تغییر شیمیایی به دست می‌آید» صحیح است، زیرا تغییر شیمیایی موجب ایجاد ماده‌ای جدید می‌شود. گزینه‌هایی مانند «مواد مصنوعی از ترکیب ساده چند ماده طبیعی بدون تغییرات عمده ساخته می‌شوند» و «مواد مصنوعی بدون هیچ گونه فرآوری از طبیعت برداشت می‌شوند» نادرست‌اند، زیرا مواد مصنوعی همواره نیازمند فرآیند شیمیایی هستند. همچنین، «تغییر شیمیایی در مواد مصنوعی موجب نزدیک شدن آن‌ها به ساختار مواد طبیعی می‌شود» نیز درست نیست، زیرا هدف تولید مواد مصنوعی خلق ویژگی‌های جدید است، نه تقلید مواد طبیعی.

۵. در مواد طبیعی، چرا ترکیب منابع گیاهی، حیوانی و معدنی برای انسان اهمیت دارد؟

منابع غیرطبیعی همیشه گزینه بهتری نسبت به مواد طبیعی هستند.

تنها دلیل استفاده از این منابع تولید انرژی برای سوخت است.

برای کاهش هزینه‌های تولید در صنایع مختلف به کار می‌رود.

زیرا باعث ایجاد تنوع در محصولات و رفع نیازهای مختلف انسان می‌شود.

پاسخ تشریحی

اهمیت ترکیب منابع گیاهی، حیوانی و معدنی در مواد طبیعی در این است که این ترکیب موجب تنوع بالا در محصولات و رفع نیازهای متنوع انسان، مانند پوشاک، وسایل منزل، ساختمان و خوراک می‌شود. «باعث ایجاد تنوع در محصولات و رفع نیازهای مختلف انسان می‌شود» درست است زیرا همانطور که در متن آمده، انسان از منابع گیاهی مانند پنبه و چوب، منابع حیوانی مثل پشم و چرم و منابع معدنی مانند شیشه و سنگ برای کاربردهای مختلف بهره می‌برد. «برای کاهش هزینه‌های تولید در صنایع مختلف به کار می‌رود» و «تنها دلیل استفاده از این منابع تولید انرژی برای سوخت است» با متن مطابقت ندارند، زیرا هدف اصلی رفع نیازهای متنوع است نه صرفا کاهش هزینه یا تولید سوخت. همچنین «منابع غیرطبیعی همیشه گزینه بهتری نسبت به مواد طبیعی هستند» غلط است، زیرا متن به مزایای مواد طبیعی و نقش کلیدی منابع طبیعی در زندگی تاکید دارد.

۶. بر اساس جدول ویژگی‌ها، تفاوت اصلی میان الیاف طبیعی پنبه و الیاف مصنوعی نایلون (Nylon) چیست و این تفاوت چه نقشی در انتخاب آن‌ها برای تولید محصولات مختلف دارد؟

پنبه قابلیت بازیافت بیشتری نسبت به نایلون دارد و در محصولات پزشکی عمده استفاده می‌شود.

پنبه نسبت به نایلون استحکام کششی بیشتری دارد اما سریع‌تر خراب می‌شود.

نایلون در برابر حرارت مقاوم است اما پنبه در برابر مواد شیمیایی مقاوم‌تر است.

نایلون در برابر رطوبت مقاوم‌تر است و کشسانی بالاتری نسبت به پنبه دارد.

پاسخ تشریحی

نایلون به دلیل مقاومت بالاتر در برابر رطوبت و داشتن کشش بیشتر نسبت به پنبه برای محصولات نیازمند دوام و شکل‌پذیری، مانند لباس ورزشی و نخ صنعتی انتخاب می‌شود. در مقابل، پنبه جذب رطوبت بیشتری دارد و انعطاف و کشسانی کمتری نسبت به نایلون نشان می‌دهد، لذا برای لباس‌های راحتی و مصارف سنتی مناسب‌تر است. عبارت «نایلون در برابر رطوبت مقاوم‌تر است و کشسانی بالاتری نسبت به پنبه دارد» ویژگی کلیدی و اثر مستقیم آن بر کاربرد را بیان می‌کند. سایر گزینه‌ها نادرست یا ناقص‌اند: استحکام کششی پنبه کمتر از نایلون است، نایلون در برابر حرارت به اندازه ویژه‌ای مقاوم نیست، و کاربرد عمده پزشکی ویژه پنبه نیست و قابلیت بازیافت نیز بنا بر نوع پلیمر متفاوت است.

۷. در انتخاب ماده‌ای برای استفاده در محیط‌های با دمای بالا، چه ویژگی از مواد مصنوعی مانند سیلیکون (Silicone) موجب انتخاب آن می‌شود؟

انعطاف‌پذیری زیاد در شرایط مختلف

مقاومت حرارتی بالا و پایداری در برابر گرما

قابلیت حل شدن در آب و حلال‌های ضعیف

سطح صاف و شفافیت نوری قابل توجه

پاسخ تشریحی

مواد مصنوعی مانند سیلیکون (Silicone) به دلیل مقاومت حرارتی بالا و توانایی حفظ خواص ساختاری در دماهای زیاد، برای استفاده در محیط‌هایی با گرمای شدید مناسب هستند. این ویژگی باعث می‌شود که این مواد در برابر تغییر شکل یا خرابی در اثر حرارت مقاوم بمانند. گزینه‌هایی مانند «انعطاف‌پذیری زیاد در شرایط مختلف» و «قابلیت حل شدن در آب و حلال‌های ضعیف» مشخصه اصلی سیلیکون در کاربردهای دمای بالا نیستند. همچنین شفافیت یا صافی سطح، تاثیر چندانی بر پایداری در برابر حرارت ندارد. بنابراین دلیل اصلی انتخاب سیلیکون برای محیط‌های داغ، همان مقاومت حرارتی آن است.

۸. اگر محصولی به انعطاف‌پذیری زیادی نیاز داشته باشد، کدام ویژگی موجب می‌شود پلی‌استر (Polyester) نسبت به چرم طبیعی انتخاب مناسبتری باشد؟

پلی‌استر قابلیت بازیافت دارد اما چرم طبیعی این ویژگی را ندارد.

پلی‌استر استحکام بیشتری در برابر مواد شیمیایی دارد.

پلی‌استر نسبت به چرم طبیعی دیرتر فرسوده می‌شود.

پلی‌استر انعطاف‌پذیری بالایی دارد و تغییر شکل آن آسان‌تر است.

پاسخ تشریحی

انعطاف‌پذیری بالای پلی‌استر و توانایی تغییر شکل مناسب آن باعث می‌شود برای محصولاتی که به خم‌شدن و شکل‌پذیری نیاز دارند بهتر عمل کند. در حالی که سایر گزینه‌ها به ویژگی‌هایی مانند بازیافت‌پذیری یا مقاومت شیمیایی اشاره دارند که درباره‌ی نیاز به انعطاف‌پذیری توضیحی نمی‌دهند. همچنین دیر فرسوده شدن پلی‌استر، هرچند مزیت است، اما دلیل اصلی انتخاب آن به خاطر انعطاف‌پذیری مطرح نمی‌شود. بنابراین ویژگی «انعطاف‌پذیری بالا» دقیقا دلیل اصلی این مقایسه است.

۹. در شرایطی که تولید صنعتی ماده‌ای طبیعی مثل پنبه یا چرم برای محیط زیست آسیب‌زا یا پرهزینه باشد، انتخاب مواد مصنوعی چه جنبه‌های مثبت یا منفی برای محیط زیست و کاربرد دارد؟

مواد مصنوعی همیشه دوست‌دار محیط زیست‌اند و آثار جانبی ندارند.

استفاده از مواد مصنوعی نیاز به منابع طبیعی را به طور کامل از بین می‌برد.

تنها مواد طبیعی می‌توانند در صنایع کاربرد داشته باشند و جایگزین ندارند.

مواد مصنوعی معمولا ارزان‌تر و کم‌مصرف‌تر هستند اما ممکن است غیرزیست‌تخریب‌پذیر باشند.

پاسخ تشریحی

وقتی تولید ماده‌ای مانند پنبه یا چرم پرهزینه یا برای محیط زیست مضر است، استفاده از مواد مصنوعی می‌تواند هزینه و مصرف انرژی را کاهش دهد و گاهی قابلیت بازیافت دارد. ولی برخی مواد مصنوعی مانند پلی‌استر غیرزیست‌تخریب‌پذیر هستند و ممکن است مشکلات زیست‌محیطی به همراه بیاورند. عبارت «مواد مصنوعی معمولا ارزان‌تر و کم‌مصرف‌تر هستند اما ممکن است غیرزیست‌تخریب‌پذیر باشند» واقعیت را به‌درستی بیان می‌کند. عبارت «مواد مصنوعی همیشه دوست‌دار محیط زیست‌اند و آثار جانبی ندارند» نادرست است زیرا بعضی مواد مصنوعی می‌توانند برای طبیعت مشکل‌ساز باشند. بر خلاف عبارت «استفاده از مواد مصنوعی نیاز به منابع طبیعی را به طور کامل از بین می‌برد»، تولید مواد مصنوعی نیز به مواد اولیه طبیعی مانند نفت وابسته است. همچنین «تنها مواد طبیعی می‌توانند در صنایع کاربرد داشته باشند و جایگزین ندارند» صحیح نیست چرا که بسیاری از محصولات امروزی با مواد مصنوعی جایگزین شده‌اند.

بر اساس رای ۴۰ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر پرسشی درباره این مطلب دارید، آن را با ما مطرح کنید.
منابع:
middleschoolchemistryAnimacwikipedia
PDF
مطالب مرتبط
۵ دیدگاه برای «مواد طبیعی و مصنوعی – فهرست انواع مواد + تصویر»

سلام ممنون بابت توضیحاتتون ببخشید صابون طبیعی هست یا مصنوعی؟

سلام. درمورد تکثیر مواد مصنوعی نیز می توانید توضیح دهید؟

شیشه که ماده مصنوعی هست😐

سلام، شیشه ساده بدون تغییر شیمیایی ساخته می شود و از مواد طبیعی به حساب می آید. در طبیعت نیز سنگ ها بر اثر گرمای زیاد تبدیل به شیشه می شوند.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *