סיווג חומרים
חומרים מוצקים מחולקים לשלושה סוגים בסיסיים: מתכות, קרמיים ופולימרים. רוב החומרים מסווגים לאחת מקבוצות אילו, אך יש מספר יצואי דופן. בנוסף, ישנם חומרים מרוכבים - שילוב של שתיים או יותר מהסוגים הנ”ל.
סיווג נוסף הוא חומרים מתקדמים, בעל יישומים בתעשיית ההי-טק - מוליכים למחצה, חומרים חכמים ועוד.
מתכות
מתכות הן חומרים המורכבים מיסודות מתכתיות (כגון אלומיניום, נחושת, טיטניום) עם כמויות זעירות של אל-מתכות (כגון פחמן, חמצן, חנקן).
אטומים במתכות מסתדרים בצורה מאוד מסודרת, ויחסית לחומרים קרמיים ולפולימרים - הם יחסית דחוסים.
גרף המתאר את הצפיפות של מתכות, קרמיים, פולימרים וחומרים מרוכבים בטמפרטורת החדר.
מבחינת תכונות מכניות, מתכות הן יחסית קשיחות וחזקות, אך הן גם אלסטיות (ניתן לשנות את צורתן בהפעלת לחץ, בלי לשבור או לקרוע אותן), ועמידות לשבר - שמסביר את השימוש הרב שלהן במבנים.
קשיחות של חומרים בטמפרטורת החדר.
חוזק של חומרים בטמפרטורת החדר.
עמידות לשבר של חומרים בטמפרטורת החדר.
למתכות מספר רב של אלקטרונים חופשיים, כלומר אלקטרונים שלא מקושרים לשום אטום. לכן מתכות הן מוליכות טובות של חשמל וחום. בנוסף, לחלק מהמתכות (
קרמיים
חומרים קרמיים הם תערובת של יסודות מתכתיות ואל-מתכות. מבחינת התנהגותם המכנית, חומרים קרמיים הם לרוב קשיחים וחזקים. אבל, הם למעשה מאוד שבירים - תחץ לחץ הם יישברו.
חומרים אלו לרוב לא מוליכים טוב של חשמל וחום, ויותר עמידים לטמפרטורות גבוהות ומזג אוויר קשה לעומת פולימרים ומתכות.
פולימרים
פולימרים (נקראים גם פלסטיק), הם חומרים שלרוב מבוססים על פחמן, מימן, וחומרים אל מתכתיים אחרים כמו
לפולימרים יש צפיפות נמוכה, הם לא קשיחים או חזקים כמו מתכות או קרמיים. בנוסף, רוב הפולימרים מאוד אלסטיים ולכן קל מאוד לעצב אותם לצורות מסובכות. יש להם מוליכות חשמלית נמוכה, ובהקשר לטמפרטורה - הם נוטים להתכרך בפני טמפרטורות לא כל כך גבוהות, שמגביל את שימושם בחלק מן המקרים.
חומרים מרוכבים
חומרים מרוכבים - שילוב של שתיים מ-מתכות, חומרים קרמיים, פולימרים. המטרה שלהם היא להשיג קומבימציה של מאפיינים שאין לשום חומר אחר. ישנם חומרים מרוכבים שנוצרים גם בטבע, כמו עץ ועצם, אך לרוב נעסוק בחומרים מרוכבים סינטתיים - שנוצרו ע”י אדם.