Microsoft Word chapter doc

 
 
Performance 
 
 
 Physical & Chemical Properties 
Composition & Structure 
 
 
Processing & Synthesis 
 
These four categories are useful ways to sort different materials. Metals, polymers and 
ceramics tend to have great differences in these categories. Each category will be briefly 
discussed here, then used in later chapters to highlight the special qualities of each material.
PERFORMANCE 
The performance of a material is discussed in the context of an application. For 
example, many materials are used for building houses. Once upon a time, three little pigs and a 
big bad wolf did an experiment to find out if a house should be made of straw, sticks or bricks.

---

1 - 4 
Comparison of ceramic and polymer building materials 
When the wolf huffed and puffed, the straw and stick houses fell down. Brick had the 
best performance. However in an earthquake, the brick house would be the worst place to be!
The vibrations can rattle the bricks apart. California’s building codes favor wood or steel-
reinforced concrete.
What should a good house material do? Protect the things inside from weather - wind, 
cold, heat, rain, snow, hail - and from fire. A medieval castle was designed to withstand 
cannonballs but since that is not usually a concern in modern construction, most people would 
decide that its superior performance is not worth the extra cost. 
PROPERTIES 
To choose a material with the best performance for a particular application, we will need 
to consider the properties of the available materials. Properties are the observed characteristics 
of a sample.
Physical properties
Some physical properties describe how an object responds to mechanical forces. 
Hardness is one example of a mechanical property. If you drag a steel knife blade across a hard 
object, such as a plate, the hard surface is unchanged; if you drag the blade across a soft object, 
such as a piece of chalk, the soft surface will be scratched. An object is tough if force is unable 
to break or tear it. The response to force depends on the material's structure, and also on its shape 
and size. A piece of notebook paper can be torn easily, but a telephone book requires much 
greater force.
We can easily bend a flexible object such as a nylon jacket, but more force is required to 
bend a stiff object like a polyethylene milk jug. If an object returns to its original shape and size 
when the force is removed, we call it elastic. If the deformation remains, it is plastic. An object 
that breaks rather than bending is brittle. 

---

1 - 5 
An object is strong if an applied force is unable to deform or break it. A nylon 
windbreaker is strong, since pulling on it does not change its length. Sometimes the manner of 
applying a force makes a difference to the strength of an object. Ceramics can bear a lot of 
weight, but will break if stretched or bent. Nylon survives compression, pulling and twisting.