VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Пластик в жизни детей
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Тема моего исследования начала формироваться, когда я впервые столкнулся с инструментом, способным рисовать в воздухе. Поначалу 3D ручка казалась мне каким-то чудом. Но когда я стал разбираться в ее свойствах, понял, что никакого волшебства нет, есть очередной технологический прорыв в области 3D моделирования. Больше всего меня заинтересовал материал, который при 3D-рисовании используется в качестве чернил. Оказалось, что это – пластик, который мгновенно застывает, позволяя рисовать на любой поверхности, а также прямо в воздухе на весу. Пластик в процессе 3D-рисования прочно склеивается, и можно смело создавать самые сложные объемные фигуры. Кроме того, существуют и другие техники, позволяющие изготавливать из пластика разной структуры предметы декора, игрушки и украшения.
Актуальность изучения свойств пластических масс, в основе которых – соединения, называемые полимерами, - обусловлена тем, что полимеры широко используются в науке, технике и других областях, современная жизнь без них немыслима. Ни одна отрасль промышленности не обходится без пластмасс, химических волокон, каучуков и резине на их основе. Невозможно представить, например, автомобиль, из которого убраны все детали, изготовленные из полимеров. Это будет просто металлический неокрашенный каркас, в котором половина оборудования отсутствует, нет ни шин, ни аккумулятора. Повседневную жизнь сложно представить без изделий из полимеров.
Объектом исследования моей работы является процесс появления и производства такого материала как пластик.
Предметом исследования – свойства пластика, используемого в моделировании и декоративно-прикладном творчестве.
Цель моего исследования – выяснить, действительно ли пластик незаменим во многих сферах современной жизни, в том числе в создании игрушек и гаджетов нового поколения. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить и проанализировать информационные источники по истории вопроса;
выяснить значение терминов к этой теме;
ознакомиться в общих чертах с основными этапами производства пластика, его видами и областями его применения;
провести анкетирование одноклассников на заданную тему;
выяснить, как влияет на развитие детей 3D моделирование, а также занятия с игрушками, в основе которых – взаимодействие с пластиком;
создать пластик в домашних условиях;
самостоятельно изготовить 3D модели на основе пластика;
сделать выводы, подготовить презентационные материалы.
Гипотезой послужит мое предположение, что если при создании игрушек и гаджетов для детей будут использоваться технологии, в основе которых лежат свойства пластика, то это окажет влияние на развитие творческого и оригинального воображения, фантазии.
В работе мною были использованы следующие методы:
- изучение литературы по проблеме исследования;
- анкетирование;
- опыт;
- беседы;
- моделирование.
Практическая значимость данной работы заключается в возможности использования результатов исследования в учебной деятельности: на классных часах, уроках изобразительного искусства и технологии, химии; а также во внеурочной деятельности (кружках по моделированию, декоративно-прикладного творчества).
Структура данной работы состоит из теоретической части, включающей две главы, а также практической части. В теоретической части на основе изучения литературных источников, видео- и фотоматериалов рассматривается сущность исследуемой проблемы. Практическая часть представляет собой описание опыта, результаты проведенного среди одноклассников анкетирования, демонстрацию презентационного материала.
Глава 1 «История возникновения пластика»
Для начала мы должны определиться, что такое пластмассы (пластические массы) или пластики – это высокопрочный, эластичный материал, который при нагревании становится мягким и пластичным. В этот промежуток времени из нее можно «слепить» практически все что угодно. После остывания изделие вновь становится твердым.
Обратимся к истории вопроса. Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году (Приложение №1). Паркс назвал ее паркезин (позже получило распространение другое название – целлулоид).
Александр Паркс решил заменить материал, из которого изготавливали бильярдные шары. В то время они были из слоновой кости и стоили очень дорого. Паркс смешал масло камфорного дерева и спирт. При нагревании получил однородную жидкую смесь, которая при охлаждении застыла и стала твердой. Это и была первая разновидность пластмассы, полученная искусственным путем.
Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году.
Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (производство жевательной резинки, шеллака). Затем оно продолжилось с применением химически природных материалов. Так производились резина. И, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (полиэтилен). Они и получили широкое применение.
Активно использоваться пластмассы начали в середине 20 столетия. В то время группы ученых со всего мира старались усовершенствовать материал, тогда то и началось массовое производство пластика для изготовления бижутерии и лаков, электроприборов и техники, упаковочных материалов, предметов обихода, бытовых мелочей (ножниц), канцелярии, в медицине (шприцы и пр.); используется материал и для производства твердого и жидкого видов силикона.
Разработки и изыскания пластика ведутся и сегодня. Ученые стараются сделать материал не только гибким, но и прочным, надежным, термостойким, долговечным.
Глава 2 «Виды пластмассы и ее свойства»
2.1 В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:
термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
реактопласты (термореактивные пластмассы) — это пластмассы, которые были разогреты один раз, они приобретают абсолютно твердое состояние и становятся нерастворимыми, после отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.
2.2 Пластмассы имеют высокую степень плотности. Они прочные и не подвергаются коррозии, не боятся кислоты, соли и щелочи. Поэтому их используют при строительстве предприятий химической промышленности, канализационных сетей и т.п.
Пластмассы плохо проводят тепло (их используют как теплоизоляционный материал), но хорошо окрашиваются в любые цвета и долго их сохраняют. При этом пластмассы почти не поглощают воду, поэтому полимеры используют при изготовлении клеев.
Кроме того, пластмассы лёгкие, прозрачные и относительно долговечные. Они проще в изготовлении.
Многие эти свойства выгодно отличают пластмассы от натуральных материалов.
2.3 Трудно перечислить все области, в которых применяются пластмассы и изделия из них. Поэтому укажем только некоторые.
Машиностроение. Из пластмасс изготавливаются детали машин. Широкое применение пластика позволяет снизить вес машин, повысить стойкость деталей к коррозии.
Строительство. Сейчас нет ни одного здания, где бы при его постройке ни использовались пластмассовые материалы, особенно уже при отделке. Начиная с пластиковых окон и дверей и заканчивая плинтусом.
Санитарно-технические системы. Полимерные материалы применяются в таких системах с 1940-х годов.
Медицина. В медицинской промышленности осуществляется выпуск инструментов, специальной посуды и упаковки для лекарств. В хирургии используют пластмассовые клапаны сердца, протезы конечностей, стоматологические протезы и др. Чем совершеннее стоматологическая индустрия, тем больше различных видов пластика в ней используются. Хотя чисто пластмассовые протезы раннего периода сейчас не приветствуются. Они не долговечны, узнаваемы во рту, в сколах и трещинах пластмассы могут размножаться вредные микробы. На первое место в протезировании сегодня вышли нейлоновые протезы.
Сельское хозяйство. В сельском хозяйстве широко используются пленочные материалы. Укрытие пленкой сенажа, силоса, грубых кормов обеспечивает их лучшую сохранность даже в неблагоприятных погодных условиях. Но главная область использования пленочных полимерных материалов в сельском хозяйстве - строительство и эксплуатация пленочных теплиц.
Судостроение. Пластические массы применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций, в производстве деталей судовых механизмов и приборов.
Авиастроение. Основное преимущество пластмассы перед другими материалами в авиастроении – легкость. С использованием реактопластов изготавливают двигатели, силовые агрегаты самолетов. Термопласты применяются в производстве элементов остекления, антенных обтекателей, в отделке интерьеров самолетов.
Изготовление упаковочных материалов. Из высокопрочного, морозоустойчивого, стойкого к солнечному свету полиэтилена изготавливают емкости для молока, йогурта и других продуктов.
В жизни любого ребенка тоже много изделий из пластика. Большое количество игрушек сделано из легкого пластика. У школьников – пластиковые пеналы и линейки, точилки и ручки, а учебники и тетради нередко оборачивают в полиэтилен.
В настоящее время появилось много продукции из пластика для туризма, спортивных занятий и игр: это и инвентарь, и оборудование, и одежда, и обувь.
Обязательно нужно отметить пластмассовые информационные носители. Диски, флэш-карты, дискеты, ленточные носители и др. мы используем ежедневно.
Одним словом, много пластика вокруг нас. Он вытесняет другие материалы – дерево, металл, стекло. Пластик очень прочно вошел в современную жизнь, которая без него уже немыслима.
Глава 3 «Пластик в жизни детей» - анкетирование
Для того чтобы выяснить, действительно ли для современных детей изделия из пластика – это не только предметы быта, но и любимые игрушки, я решил провести опрос среди одноклассников. Опрос проводился посредством анкетирования на тему «Пластик в жизни детей».
Ребятам предлагалось ответить на несколько вопросов.
Какие изделия из пластика ты используешь?
Выбрать нужно было один из вариантов ответов.
«Игрушки и школьные принадлежности» выбрали 50%; 25% выбрали – «посуда и упаковка»; 20% - «средства личной гигиены» и только 5% выбрали «мебель»
Что ты выберешь? Если напиток, то он должен быть….
«В пластиковой бутылке» выбрали 78%; «в стеклянной таре» - 15%; «в деревянном бочонке» - 7%; «в алюминиевой банке» – 0%
Даже по этим ответам видно, что пластик очень широко применяется во всех сферах жизни человека.
Что ты выберешь? Если игрушка, то она будет…
«Плюшевая» - ответили 86%; «пластмассовая» – 9%; «резиновая» – 5%
Результаты ответов на этот вопрос меня очень удивили, ведь огромное и разнообразное количество игрушек сделано из пластмассы, и мы решили продолжить исследование.
Мы приготовили игрушки, сделанные на основе пластмассы, а также плюшевые игрушки, и предложили ребятам выбрать, чем бы они хотели играть в течение дня, и результаты опроса получились абсолютно другие.
«Пластмассовые игрушки» – выбрали 68% опрошенных, «плюшевые» - 32%.
Эти результаты более соответствуют тому, что я вижу каждый день. Ведь в современной жизни большая часть игрушек произведена на основе пластика.
Отдельно хотелось бы остановиться на гаджете, который меняет представление о том, что же такое рисование. Хотя сфера применения 3D ручек не ограничена только рисованием и ошибочно воспринимать ее только как развлекательное устройство.
С помощью 3D ручки можно не только практиковаться в рисовании и экспериментировать в создании художественных изделий, но даже решить некоторые проблемы бытового характера. Например, восстановить поврежденные пластиковые детали. Кроме того, гаджет развивает пространственное мышление, творческие способности, моторику пальцев ребенка.
На основе свойств пластика разработано немало современных гаджетов и игрушек. Еще один пример – термомозаика. Она представляет собой пластмассовые разноцветные бусины цилиндрической формы. Эти бусины одеваются на основу – специальные планшеты с короткими штырьками, а потом проглаживаются утюгом через термобумагу (кальку). При высокой температуре верхний слой пластика плавится, и бусины скрепляются между собой.
В отличие от обычной мозаики, картинки которой существуют лишь до следующего занятия, результатами работы с термомозаикой можно играть, украшать стены комнаты, оформив ее как картину.
Как и любая другая мозаика, она развивает мелкую моторику, координацию движений, тренирует усидчивость и аккуратность. Но при этом у нее есть преимущество - она возможность развивать фантазию и воображение, подбирать цвета по своему желанию, придумывать свои собственные фигурки и делать поделки и сувениры из пластмассы.Эти поделки можно использовать как подвески, елочные игрушки, магниты на холодильник, брелоки, сувениры, объемные фигурки для открыток и т.д.
Можно выложить из такой мозаики рамочку для фото или целую картину.
Игрушки из пластмассы очень разнообразны, это и различные настольные игры, развивающие аналитическое и логическое мышление, и спортивные снаряжения и игры, которые способствуют физическому развитию, а также огромное количество игрушек, развивающих мелкую моторику, воображение, внимание, реакцию.
Глава 4 «Пластик в домашних условиях»
4.1. Пока я работал над изучением литературы о свойствах пластика, папа сказал, что знает способ его получения в домашних условиях. Подготовка началась с изучения правил техники безопасности. Затем мы приступили к практической часть нашего эксперимента. Мы взяли стеклянную банку, налили в нее ацетон, а затем стали помещать туда мелко порезанный пенопласт. Пошла реакция, пенопласт начал растворяться в ацетоне. Пришлось добавить немало пенопласта, чтобы увидеть процесс образования вязкотекучей массы. После того как она сильно загустела, из нее можно стало сформировать шарик (Приложение №2).
Но стоит отметить, что при формировании фигуры пластик не был однородным. Обратившись к информационным источникам, удалось выяснить, что вместо ацетона лучше использовать растворитель.
Нами был проведен второй опыт по созданию пластика в домашних условиях. И надо отметить, что при использовании растворителя пенопласт преобразовался намного быстрее, и масса получилась более однородной.
Все опыты проводились под руководством родителей, с соблюдением техники безопасности и использованием средств защиты.
Получив такой пластик, я пришел к выводу, что в дальнейшем вещи, созданные из такого пластика применять нельзя, потому что они имеют вредный запах, который опасен для здоровья.
Но, как выяснилось, есть очень интересный пластик, который называется полиморфус. Он производится в виде гранул, не имеет запаха, очень быстро плавится при температуре 65°, прозрачный. Его можно применять в декоративно-прикладном творчестве и даже использовать в ремонтных целях (Приложение №3). Если что-то не устроило в полученном результате, полифрмус можно вновь опустить в горячую воду и слепить новую вещь. Кроме того, он очень хорошо окрашивается.
После опытов я пришел к выводу, что не каждый пластик можно использовать в быту и игре. Например, пластик в домашних условиях создать несложно, но только использовать его нельзя. Он опасен для здоровья. Безвредным является пластик, изготовленный на специальных производствах с использованием новейших технологий.
4.2. Моделирование и его результаты.
Занимаясь исследовательской деятельностью, мне стало интересно создать не только сам пластик, но модели из него.
Сначала я создал оправу для очков и гитару с помощью 3D ручки.
В процессе работы я узнал, что полимерная глина - это тоже разновидность пластик. Из неё я сделал два одинаковых гриба, один я запекал в духовом шкафу при температуре 120° в течение 30 минут, а второй оставил как есть. Гриб, который был запечен, стал очень твердым, как пластмасса, а второй остался пластичным. Мне очень понравилось лепить из полимерной глины и запекать готовые фигуры, они могут храниться очень долго, и с ними ничего не случиться.
Практическая работа помогла наглядно ознакомиться со свойствами пластика.
Заключение
В процессе работы я пришел к выводу, что пластик – материал, который в современной жизни применяется практически во всех отраслях, в том числе в изготовлении школьных предметов и игрушек для детей разного возраста. Среди них - многообразные настольные игры, формирующие аналитическое и логическое мышление, спортивные атрибуты для игр, которые способствуют физическому воспитанию, а также огромное количество игрушек, развивающих мелкую моторику, воображение, внимание, реакцию.
В результате проведенного исследования я выяснил, что популярность пластика во многих сферах нашей жизнедеятельности обусловлена его свойствами. Благодаря им пластик постепенно вытесняет другие материалы из производства, в том числе детских игрушек. Кроме того, благодаря именно свойствам пластика появляются современные гаджеты, нацеленные на разите у детей целого комплекса полезных, вышеперечисленных качеств.
Таким образом, можно считать подтвержденной выдвинутую в начале работы гипотезу: если при создании игрушек и гаджетов для детей будут использоваться технологии, в основе которых лежат свойства пластика, то это окажет влияние на развитие творческого и оригинального воображения, фантазии.
Цель, поставленная в работе, а также задачи, при помощи которых она достигалась, решены.
Перспективой дальнейшего развития темы является проведение более глубоких опытов с предметом исследования. Возможно, новый уровень сложности опыта позволит еще глубже изучить строение и свойства пластических масс.
Список литературы
Википедия свободная энциклопедия [электронный ресурс] Режим доступа:http://ru.wikipedia.
Занимательная книга знаний в вопросах и ответах / пер. с анг. М. Беньковская и другие. – М.: МАХАОН, 2012.- 160 с.
Иллюстрированная энциклопедия почемучек / пер. с анг. Кабановой. – М.: АСТ:Астрель, 2008. – 210 с.
Камерилова Г.С. Экология города. – М.: Дрофа, 2010. – 287 с.
Кацура А.В. Отарашвили З.А. Экологический вызов: выживет ли человечество. – М.: МЗ Пресс, 2005. – 80 с.
Пластик в нашей жизни Режим доступа: http://www.babygreen.ru
Розанов Л.Л. Геоэкология. – М.: Вентана-Граф, 2006. – 320 с.
Роль пластика в современном мире и в жизни человека Режим доступа: http://www.plastikp.ru
Садовникова Л.К. Биосфера: загрязнение, деградация, охрана: Краткий толковый словарь. – М.: Высшая школа, 2007. – 125 с.
Универсальная иллюстрированная энциклопедия почемучек и оттогочек: для очень любознательных детей / (КейтВудвард и другие) / пер. с анг. И. Алчева и другие. – М.: Астрель, 2012. – 110 с.
Что? Зачем? Почему? Большая книга вопросов и ответов / Перевод с испанского. – М.: Эксмо, 2012. – 512 с.
Приложение
Приложение №1
Александр Паркс
П риложение №2
Пластик в домашних условиях
Приложение №3
Полиморфус