XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Глина – из прошлого в будущее
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность
Многие люди считают глину обыкновенной. На самом деле, привычный всем материал – очень интересен.
С глиной человек знаком очень давно. С древних времён глина была незаменимым материалом, из которого изготавливались почти все бытовые предметы.
Глина продолжает играть важную роль в жизни современного общества, оставаясь актуальным материалом в различных сферах деятельности.
Объектом исследования является глина.
Предметом являются свойства глины и её значение в природе и жизни человека.
Цель: исследование свойств и разновидностей глин и их применение в жизни человека.
Задачи исследования:
-
Узнать, что такое глина?
-
Свойства глины и виды. Как добывают?
-
Области применения и способы использования глины.
-
Перспектива использования глины и взгляд в будущее.
-
Провести практические опыты с глиной.
-
Изготовить декоративное глиняное изделие.
-
Выступить с исследовательской работой.
Гипотеза
Предполагаю, что глина остаётся важным и востребованным материалом, сочетающим в себе функциональность, красоту и историю. А технологии делают глину более конкурентоспособной на рынке современных материалов, расширяя её применение в различных отраслях — от строительства до искусства и высоких технологий.
Введение
Летом я отдыхал в Адыгее у бабушки с дедушкой. /Приложение 1/ Однажды с дядей мы отправились на местный гравийный карьер, недалеко от реки под названием Лаба, там нам посчастливилось обнаружить черепки глиняных изделий (осколки разбитой глиняной посуды). /Приложение 2/ Родители сказали мне, что по таким черепкам археологи могут определить, насколько древнее изделие и к какой культуре оно принадлежало.
Позже мы отправились в Крым на море. Там посетили Генуэзскую крепость в г. Судаке. И я увидел большие глиняные кувшины, возраст которых больше 500 лет, они сохранились в очень хорошем состоянии. Интересно, как такое возможно? /Приложение 3/ Как давно люди узнали про глину, стали делать из неё изделия и использовать их в своём быту. Какие глиняные изделия мы используем сейчас и актуальны ли они? Возможно ли что-то сделать самому из глины?
Глина – это распространённое полезное ископаемое, состоящее из очень маленьких частичек горных пород, которое с водой составляет мягкое, вязкое и скользкое тесто, сохнущее на воздухе и принимающее в огне каменистую твердость и крепость. Некоторые виды глины образованы разрушением гор под воздействием погодных условий. Глина находится повсеместно на поверхности земли, часто на дне озёр и рек. Основными компонентами глины являются кремний (Si), алюминий (Al), кислород (O) и вода (H₂O) [1, С. 5].
Добыча глины, её виды и свойства.
Добычу глины осуществляют в карьерах открытым способом экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортёрами. Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи с месторождением глины, и карьер является составной частью завода. [1, С. 10]
Физические свойства:
- Пластичность: глина легко поддаётся формовке, особенно когда она влажная. Это свойство делает её идеальным материалом для керамики и строительства.
- Водопоглощение: глина способна впитывать воду, что объясняет её пластичные качества. Однако после высыхания вода испаряется, оставляя материал твёрдым.
- Твёрдость: в сухом состоянии глина становится твёрдой и хрупкой. После обжига она приобретает прочность, сравнимую с камнем.
- Водонепроницаемость: хорошо утрамбованная глина практически не пропускает воду, благодаря чему используется для гидроизоляции.
- Цвет: варьируется от белого до красного, коричневого и даже чёрного в зависимости от содержания минералов, таких как железо, алюминий и кремний.
Виды глины
1. Каолин (белая глина)
- Белая или светло-серая глина, состоящая главным образом из минерала каолинита. Используется в производстве фарфора, фаянса и бумаги.
-
Красная глина
- Содержит оксиды железа, придающие ей характерный красный оттенок. Часто используется в строительстве и производстве кирпича.
3. Голубая глина
- Богата минералами, такими как монтмориллонит, обладает лечебными свойствами. Широко применяется в косметологии и медицине.
4. Бентонитовая глина
- Особо пластичная глина, способная сильно набухать при контакте с водой. Используется в буровых растворах, очистке воды и масел и нефти.
-
Флоридиновая глина
- Известняковая глина, содержащая много карбоната кальция. Применяется в основном в строительной отрасли. /Приложение 4/
Области применения и способы использования глины.
Глина использовалась практически во всех сферах жизни человека с древнейших времён. Археологи находят свидетельства её применения начиная с эпохи палеолита. Изначально глина применялась для изготовления примитивных орудий труда и оружия, а позже стала основой для создания первых керамических изделий. Древние цивилизации, использовали глину для строительства, создания посуды, скульптур и даже письменных табличек. /Приложение 5/
Гончарное дело было одним из самых распространённых ремёсел на Руси. Амфоры – сосуды из глины с узким длинным горлом, их находят до сих пор при археологических раскопках античных городов. [2, С. 34]
Глина применялась при постройке жилья.Саман – строительный материал, состоящий из смеси глины, песка, соломы и воды. Кирпичи из обожжённой глины отличаются прочностью, устойчивостью к огню и влагостойкостью. Это один из наиболее распространённых строительных материалов в мире.
Древние тексты дошли до нас из глубин веков в то числе, благодаря глине. Когда была изобретена письменность, то первой «бумагой» были тонкие глиняные пластины, на которых писали заострёнными палочками (клинопись). А первобытные племена расписывали своё тело цветной глиной как краской для устрашения врагов и совершения некоторых ритуалов. Кстати, белая глина обязательно входит в состав современной бумаги. Значит, мы и сейчас в какой-то мере пишем на глине. До сих пор глина является основой для красок. [3, С. 15]
Глина обладает многими целебными свойствами. В глине нет бактерий и она убивает микробы. В Древнем Египте использовали глину для бальзамирования мумий, что доказывает антибактериальные свойства этого минерала. Некоторые сорта бентонитовых глин используются при производстве дерматологических мазей, присыпок и паст.
Глина используется и в косметологии, она входит в состав масок для лица. Главным свойством косметической глины является очищение кожи. Находила применение глина и в косметологии «Екатерининского времени»: в качестве масок она входила в состав пудры, грима актёров, украшений париков вельмож. [1, С. 25]
Издавна во многих регионах мира глина использовалась в качестве природного мыла. Не создавая пены, глина легко мылится, проявляя хорошую моющую способность в воде любой жёсткости, даже в морской. В старину люди даже стирали глиной. Жители Индии также используют глину вместо мыла при купании в реке Ганг.
Ещё один необычный способ применения глины придумали индусы. При помощи глины изготавливали так называемые «земляные духи». Суть технологии состояла в следующем: в начале лета в поле выкладывали глиняные диски, которые в течение нескольких месяцев впитывали в себя травяные и цветочные ароматы. Затем, при помощи сандалового масла, из этих дисков извлекали запах, после чего масло разводили со спиртом.
А вот жители Севера – чукчи употребляли белую глину в пищу. Они называли её «земляным жиром». Ели «земляной жир» вместе с оленьим молоком или добавляли в мясной бульон. А европейцы готовили из неё лакомство наподобие конфет. В настоящее время глину используют во французской, португальской, итальянской кухнях. В пищевой отрасли используются глины с высоким содержанием оксида железа. Повышенное содержание оксида железа способствует тому, что глина может быть разноцветной. Поэтому её берут для подкрашивания пищи. [4, С. 18]
Полезные свойства глины используются в сельском хозяйстве для улучшения грунта, а также как добавка к кормам животных. Для подкормок берут разновидности, богатые минералами. [5]
Лепка, пожалуй, является одним из древнейших видов искусства. Статуэтка Кетцалькоатля – главного своего божества, древние народы Америки тоже лепили из глины. Да и посмертные маски фараонов снимались египтянами с помощью этого материала.
Терракотовые «глиняные солдаты» представляют большую историческую и культурную ценность, поскольку являются «энциклопедией моды» своего времени – настолько велико разнообразие причёсок, одежды, обуви и доспехов.
Терракотовая армия китайской династии Цинь, созданная более двух тысячелетий назад, создателем которой считают легендарного объединителя Китая императора Цинь Шихуанди. Терракотовые воины должны были оберегать его гробницу: металлические копья, мечи и арбалеты от времени рассыпались в пыль, а сами фигуры ничуть не изменились – только краска, которой они были расписаны, выцвела. Для создания столь масштабного войска потребовалось не менее 40 лет и почти полтора миллиона рук, умеющих обращаться с глиной. /Приложение 6/. [6]
В некоторых странах были выпущены глиняные монеты (Япония, Германия), но в обиход так и не вошли.
Глиняная игрушка – особый вид народного творчества, она предназначается не только для игры, а также служит для украшения быта. Образы игрушек достаточно просты, оригинальны и выразительны.
В славянских погребениях VI-VIII веков обнаружены глиняные коньки и погремушки, а в X-XII веках - разнообразные свистульки (птицы, коньки, бараны), погремушки, обломки глиняных человеческих фигур. Лепка из глины – это не только увлекательное занятие, позволяющее создавать своими руками оригинальные изделия. Занятия лепкой развивают или восстанавливают мелкую моторику рук, способствуют развитию творческого и пространственного мышления, помогают поднять самооценку, реализовать творческий потенциал, расслабиться и снять нервное напряжение. [7]
Но не только человек знает о чудесных свойствах глины – у ласточки глина – основной строительный материал. Недаром в народе говорят: «Пчёлка лепит из воска, а ласточка из глины». Размягчая глину жидкостью, выделяемой специальными железами, ласточка скрепляет глиняными комочками веточки и разные былинки (травинки). Высыхая, гнездо ласточки становится очень прочным и даже если упадёт, то не разобьётся.
Перспектива использования глины в будущем.
Будущее глины действительно выглядит многообещающим. Этот универсальный материал уже давно зарекомендовал себя в самых разных сферах человеческой деятельности, и современные научные достижения лишь расширяют его потенциальное применение. Рассмотрим несколько аспектов, которые подчёркивают важность глины в будущем:
– нанотехнологии и материалы будущего. Глина обладает уникальными физико-химическими свойствами, которые делают её интересной для исследований в области нанотехнологий. Например, нанокерамика – наноматериал (размер частиц менее 100 нм.), а обычная керамика – крупнокристаллический материал. Используется в энергетике в топливных элементах, солнечных батареях и накопителях энергии, а так же в автомобилестроении для повышения прочности деталей двигателей, корпусов автомобилей и покрытия кузовов.
Исследования показывают, что глина может использоваться в создании новых типов катализаторов, фильтров и сорбентов. Также возможны разработки новых композитных материалов на основе глины, обладающих улучшенными механическими и термическими характеристиками;
– сейчас глина активно используется в медицине, в наше время проводят исследование антимикробных свойств некоторых видов глины и создание на их основе антимикробных повязок для лечения ран и ожогов;
– в настоящее время применяется разработка новых строительных материалов на основе глины.
Гибридные композиты: создание материалов, сочетающих глину с полимерами или металлическими волокнами для увеличения прочности и долговечности. Такие композиты могут быть использованы в строительстве мостов, дорог и высотных зданий.
– Биоразлагаемость и безопасность в отличие от синтетических материалов, которые часто загрязняют окружающую среду. Это свойство делает её привлекательной для разработки упаковки, одноразовых предметов быта и других продуктов, которые нуждаются в быстрой утилизации без вреда для природы.
– Использование глины в производстве экологически чистых красок и покрытий является актуальной темой в условиях растущего спроса на натуральные и безопасные продукты. Несмотря на относительно высокую цену, спрос на эко-краски растёт ежегодно, особенно среди покупателей, заботящихся о здоровье и благополучии семьи. Согласно исследованию российского рынка, доля натуральных лакокрасочных материалов увеличивается примерно на 8% каждый год.
Глина в составе красок и покрытий играет важную роль в формировании здорового интерьера и эстетики современного дома. Она помогает снизить негативное воздействие искусственных материалов на организм человека и окружающее пространство, становясь частью общего подхода к зелёному строительству и устойчивому развитию. [8]
– Современные цифровые технологии позволяют создавать точные модели будущих изделий перед их производством. 3D-принтеры для работы с глиной позволяют изготавливать сложные формы, которые невозможно создать вручную или с помощью традиционных методов формовки. Использование глины в сочетании с 3D-принтерами открывает новые горизонты и позволяет создавать уникальные изделия, сочетающие традиционные методы работы с глиной и современные технологии. /Приложение 7/.
Будущее глины зависит от нашего умения видеть её потенциал и адаптироваться к новым вызовам. Она может стать ключом к созданию более устойчивого мира, где природные ресурсы используются разумно и эффективно. Инновационные исследования и разработки позволят нам раскрыть новые грани этого древнего материала, делая его актуальным и востребованным в будущем.
Практические опыты с глиной.
Для знакомства со свойствами глины потребуется проведение опытов.
/Приложение 8/
1. Определение сыпучести. Возьмём горсть песка и высыпаем. Песчинки не держатся друг за друга, песок сыпучий. То же проделаем с глиной.
Вывод: Глина плохо пересыпается её мелкие частицы плотно прилегают друг к другу. Если взглянуть на глину под микроскопом, то мы увидим крошечные пластинки.
2. Определение вязкости. Намочим песок и глину. Продавим палочкой песок. Песок не обладает вязкостью: его круглые частицы плохо прилипают друг к другу. То же проделаем и с глиной. Палочку сложно вытащить. Она вязнет. Вывод: сырая глина - вязкая.
3. Водопроницаемость. Возьмём два стакана с воронками. В одной воронке – песок, в другой – глина. Нальём воды в каждую воронку. Песок быстро намокает и пропускает воду. Глине нужно время чтобы намокнуть.
Вывод: частички глины плотно скреплены друг с другом, поэтому вода сквозь них не проходит
4. Волшебное свойство глины. Намочим глину. После переминания и перемешивания она приобретает свойство принимать различные формы и сохранять их после высыхания.
Вывод: глина пластичная, что позволяет нам лепить разные изделия. После сушки поделки можно расписывать красками. Указанные свойства делают глину прекрасным поделочным материалом.
5. Преимущество хранения продуктов в глиняной посуде. В глиняную и стеклянную посуду одинаковой ёмкости налили молоко и поставили в тёплое место. На следующее утро молоко в банке скисло, а в глиняном горшочке оставалось свежим еще двое суток.
Вывод: продукты питания в глиняной посуде не плесневеют даже без крышки, благодаря противомикробным свойствам.
-
Приготовление краски из глины на масляной основе в домашних условиях. В качестве наполнителя используем глину, связующее вещество – льняное масло, пигмент (красящее вещество) – северные ягоды (голубика, брусника), растворитель – вода. В результате опыта получилась эко-краска.
Вывод: опыт позволил создать натуральную краску, которую можно применять для рисования, декорации.
Заключение
Исследование глины как материала имеет глубокие корни в прошлом и продолжает оставаться важной областью исследований в будущем. Глина использовалась человечеством на протяжении тысячелетий – от изготовления керамики до строительства зданий. В современном мире глина находит применение в различных отраслях, включая производство строительных материалов, медицину, косметологию и даже нанотехнологии.
Глина остаётся неотъемлемой частью культурного наследия человечества. Художественная керамика, скульптура и декоративно-прикладное искусство продолжают развиваться, вдохновляя новое поколение мастеров. Новые технологии, такие как 3D-печать и цифровое моделирование открывают ещё больше возможностей для творческих экспериментов с глиной.
Также стоит отметить потенциал в области геологии и археологии. Исследование древних слоёв глины позволяет учёным восстанавливать климатические условия прошлых эпох и изучать эволюцию Земли. Это знание помогает прогнозировать природные катастрофы, такие как землетрясения и оползни. Археологи используют глиняные артефакты для получения информации о жизни и культуре древних цивилизаций.
Таким образом, глина – это материал, который связывает прошлое с будущим, предлагая множество возможностей для научных исследований и практических применений.
Список литературы
1. Аракчеев Ю.С., Хайлов Л.М. Чудеса из глины. М., 2000. – с. 72.
2. «Энциклопедия о скульптуре», под редакцией Клер Уайт. - Издательство: Арт-родник, 2012 г.
3. «Энциклопедия Керамика», под редакцией Мерилин Скотт. - Издательство: Арт-родник, 2012 г.
4. В. А. Горохов Колокола земли русской - Москва, 2014
Электронные ресурсы:
5. www.keramart.com/uchiebniki/glina_vidy_ghliny.html
6. http://shkolapodelok.ru/iz-gliny/lepka-iz-gliny-2.html
7. https://1nerudnyi.ru/dobycha-gliny-01/
8. http://iesen.nspu.net/prirod/110.html
9. https://nnceramics.ru/
10. https://lifeo.ru/
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Аннотация
ГЛИНА – ИЗ ПРОШЛОГО В БУДУЩЕЕ
Фролов Дмитрий Иванович
ЯНАО, г. Новый Уренгой, МАОУ «СШ «Перспектива», 2 класс
Данная исследовательская работа посвящена изучению глины как важного природного материала, широко применяемого человеком на протяжении тысяч лет. Рассмотрены физические свойства глины, способы её добычи, классификация и многообразие видов, а также исторические и современные сферы применения. Проведённые эксперименты позволили выявить характерные особенности глины, влияющие на её популярность и долговечность. Особое внимание уделено перспективам использования глины в будущем, связанным с развитием нанотехнологий, медицины, экологии и цифрового производства. Автором представлен вывод, что глина остаётся важным ресурсом человечества, способным служить основой для инновационного развития в будущем. Несмотря на широкое распространение искусственных материалов, глина сохраняет свою уникальность и привлекательность, открывая новые горизонты для науки и практики.
В целом, работа выполнена качественно и последовательно, демонстрируя глубокое понимание автором изучаемого предмета и интерес к науке и творчеству. В приложении представлены иллюстрации и фотографии, подтверждающие выводы и помогающие лучше визуализировать изложенный материал.