Konsepti ja esimerkit materiaalirakenne

Se materiaalirakenne Se on tapa, jolla niiden komponentit on kytketty ja ilmenee eri havainto -asteikolla. Ymmärrä komponenttien atomit, molekyylit, ionit, ketjut, tasot, kiteet, kiteiset jyvät, muun muassa hiukkasjoukot. Ja viitataan puolestaan ​​havainto -asteikkojen suhteen nano-, mikro- ja makrorakenteisiin.

Materiaalien rakenteissa esiintyvän kemiallisen sidoksen tyypistä riippuen tapahtuvat erilaiset mekaaniset, kemialliset, optiset, lämpö-, sähkö- tai kvanttiominaisuudet. Jos linkki on ioninen, materiaali on ionista. Samaan aikaan, jos linkki on metallinen, materiaali on metallista.

Esimerkiksi puu on polymeerinen ja kuitumateriaali, koska se on valmistettu selluloosan polysakkarideista. Niiden selluloosaketjujen väliset tehokkaat vuorovaikutukset määrittelevät kovan rungon, joka kykenee muovaamaan, leikkaamiseen, värjäytymiseen, kiillottamiseen, chiselyyn.

On välttämätöntä, että materiaali on kaikki asia, joka täyttää tarkoituksen elämässä tai ihmiskunnan historiassa. Tietäen sen rakenteet, uudet materiaalit, joilla on optimoidut ominaisuudet tietyille sovelluksille, olivatpa ne teollisuus-, koti-, taiteellisia, laskennallisia tai metallurgisia.

[TOC]

Metallimateriaalien rakenne

Metallimateriaalit peittävät kaikki metallit ja niiden seokset. Niiden rakenteet koostuvat voimakkaasti tiivistetyistä atomeista toisaalta tai toisen päällä, jaksollisen järjestyksen jälkeen. Siksi sanotaan, että ne koostuvat metallikiteistä, jotka pysyvät kiinteinä ja yhtenäisinä metallisen linkin ansiosta, joka on kaikkien sen atomien välillä.

Yleisimpiä metallien kiteisiä rakenteita on kuutiometriä, joka on keskittynyt runkoon (BCC), kuutiometriä, joka on keskittynyt kasvoihin (FCC) ja kompakti kuusikulmainen (HCP), jälkimmäinen on tihein. Monille metalleille, kuten rautalle, hopealle, kromille tai berylliumille, on ominaista määrittämällä jokainen näistä kolmesta rakenteesta.

Voi palvella sinua: haihtuvuus

Tällainen kuvaus ei kuitenkaan riitä kuvaamaan niitä materiaaleina.

Metallikiteitä voi omaksua useamman kuin yhden tai koon. Siten samassa metallissa havaitaan enemmän kuin yksi. Itse asiassa niitä on monia, jotka tunnetaan paremmin termillä kiteinen vilja.

Etäisyys, joka erottaa jyvät toisistaan, kutsutaan reuna- tai jyvärajoitukseksi ja on yhdessä kiteisten vikojen kanssa yksi metallien mekaanisten ominaisuuksien määrittävimmistä tekijöistä.

Keraamisten materiaalien rakenne

Zirkonium -dioksidipallot, uusi keraaminen materiaali. Lähde: Lucasbosch, Wikimedia Commons

Useimmat materiaalit voidaan kuvata edellisessä osassa, ts. Kiteistä riippuen niiden numerot, koot tai muodot. Se, mikä vaihtelee kuitenkin keraamisten materiaalien tapauksessa, on se, että niiden komponentit eivät koostu vain atomista, vaan ioneista, jotka sijaitsevat usein silikaattien amorfisessa emäksessä.

Siksi keramiikat ovat yleensä puolikiteisiä tai täysin kiteisiä materiaaleja, kun piihidioksidia ei ole. Niiden rakenteissaan ioniset ja kovalenttiset sidokset ovat vallitsevia, mikä on tärkein ioninen. Yleensä keramiikka on polyristaalimateriaaleja; Eli ne koostuvat monista pienistä kiteistä.

Keramiikka ovat hyvin muuttuvien koostumusten materiaaleja. Esimerkiksi Carbideja, nitroa ja fosfuroja pidetään keraamisina, ja niiden rakenteissa koostuu kolmesta dimensioisesta verkoista kovalenttisen joukkovelkakirjalainan hallintaa. Tämä antaa heille ominaisuuden olla erittäin kovia ja korkeat lämmönkestävyysmateriaalit.

Lasimainen keramiikkaa, jolla on piisidioksidipohja, pidetään amorfisena. Siksi niiden rakenteet ovat sotkuisia. Samaan aikaan on olemassa kiteisiä keramiikkaa, kuten alumiini-, magnesium- ja zirkoniumoksideja, joiden rakenteet koostuvat ionisidoksesta yhdistämisestä ionien kanssa.

Voi palvella sinua: hapettava aine: konsepti, vahvin, esimerkit

Kiteisten materiaalien rakenne

Natriumkloridin, NaCl, tyypillisen ionisen yhdisteen kiteinen rakenne. Violetti pallot edustavat natriumkationeja, Na +: ta ja vihreitä palloja edustavat kloridianioneja, cl.

Kiteiset materiaalit integroivat suuren materiaaliperheen. Esimerkiksi metallit ja keramiikka luokitellaan kiteisiin materiaaleihin. Tarkkaan ottaen kiteiset materiaalit ovat kaikki, joiden rakenteet on järjestetty riippumatta siitä, että ne koostuvat ioneista, atomeista, molekyyleistä tai makromolekyyleistä.

Kaikki suolat ja suurin osa mineraaleista saavat tämän luokituksen. Esimerkiksi kalkkikivi.

Toisaalta sokerikiteitä on valmistettu sakkaroosimolekyyleistä. Sellaisena sokeri ei ole materiaalia, paitsi jos linnat, kotelot, huonekalut tai sokeria tuolit ei ole rakennettu. Joten sokerista tulee kiteinen materiaali. Sama päättely koskee kaikkia muita molekyylien kiintoainetta, mukaan lukien jää.

Rautamateriaalien rakenne

Austenita, hiili- ja rautatomien tilaaminen. Lähde: Wikimedia Commons

Rautamateriaalit ovat kaikki niitä, jotka koostuvat raudasta ja niiden seoksista hiilellä. Siksi teräkset lasketaan rautamateriaaleiksi. Sen rakenteet, kuten metallien rakenteet, perustuvat metallikiteisiin.

Vuorovaikutukset ovat kuitenkin jonkin verran erilaisia, koska rauta- ja hiiliatomit ovat osa kiteitä, joten et voi puhua metallisesta yhteydestä kahden elementin välillä.

Muita esimerkkejä

Nanomateriaalit

Hiilinanoputket. Lähde: Wikimedia Commons

Monia nanomateriaaleja, kuten jo keskusteltuja materiaaleja, kuvataan myös niiden nanokiteistä riippuen. Näihin kuuluvat kuitenkin muut ainutlaatuisemmat rakenneyksiköt, jotka koostuvat vähemmän atomista.

Voi palvella sinua: fosfaattiryhmä

Esimerkiksi nanomateriaalirakenteet voidaan kuvata atomilla tai molekyyleillä, jotka on järjestetty pallo-, miscatal, putket, suunnitelmat, renkaat, levyt, kuutiot jne., joka voi tuottaa nanokiteitä.

Vaikka kaikissa näissä nanorakenteissa ionista sidosta voi olla läsnä, kuten lukemattomien oksidien nanohiukkasten kanssa, kovalenttinen sidos on yleisempi, mikä vastaa tarvittavien erotuskulmien tarjoamisesta atomien välillä.

Polymeerimateriaalit

Polyeteenin kemiallinen rakenne

Polymeerimateriaalien rakenteet ovat pääosin amorfisia. Tämä johtuu siitä, että heidän sopeutuvat polymeerit ovat makromolekyylejä, jotka tuskin onnistuvat tilaamaan määräajoin tai toistuvasti.

Polymeereissä voi kuitenkin olla suhteellisen järjestettyjä alueita, joten jotkut pidetään puolijalkulaamoina. Esimerkiksi korkean tiheyden polyeteeni, polyuretaani ja polypropeenia pidetään puolikiteisen polymeerinä.

Hierarkkiset materiaalit

Hierarkkiset materiaalit ovat luonteeltaan välttämättömiä ja tukevat eläviä elimiä. Materiaalien tiede on väsymättä omistettu matkimateriaaleille, mutta käyttämällä muita komponentteja. Sen rakenteet ovat "aseistamattomia", alkaen pienimmistä osista suurimpiin, mikä olisi tuki.

Esimerkiksi kiinteä aine, joka koostuu useista eri paksuisista kerroksista, tai jolla on putkimaiset ja samankeskiset ontelot, joita atomit käyttävät, pidetään hierarkkisessa rakenteessa.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Materiaalitieteen. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
3. Marc Ander Meyers ja Krishan Kumar Chawla. (S.F.-A. Materiaalit: rakenne, ominaisuudet ja suorituskyky. [PDF]. Cambridge University Press. Palautettu: omaisuuserät.Cambridge.org
4. Washingtonin yliopisto. (S.F.-A. Metallit: metallien rakenteet. Palautettu: DePts.Washington.Edu
5. Tennessee -yliopisto. (S.F.-A. Luku 13: Keramiikan rakenne ja ominaisuudet. [PDF]. Haettu: Web.ukkaria.Edu