חומרים אמורפיים. גבישים ומדינה אמורפי של עניין. השימוש בחומרים אמורפי

האם תהית אי פעם מה הם חומר אמורפי חידתי? עבור הם שונים מבחינה מבניים משני מוצקים מנוזל. עובדת גופים כאלה בפרט המדינה המרוכזת, שהוראתו קצר טווח בלבד. דוגמאות של חומרים אמורפיים - שרף, זכוכית, ענבר, גומי, פוליאתילן, פוליוויניל כלוריד (PVC חלונות האהוב שלנו), לבין פולימרים שונים אחרים. זהו גוף מוצק, אשר אין הגבישי. עם זאת, הם כוללים שעווה, דבקים שונים, גומי קשה, פלסטיק.

מאפייני יוצאי הדופן של חומרים אמורפיים

במהלך הפיצול ב גופים אמורפי לא נוצרים פרצופים. חלקיקים די מבולגנים והם קרובים זה לזה. הם יכולים להיות מאוד צפופים וצמיגים. איך הם מושפעים השפעות חיצוניות? בהשפעת טמפרטורות גוף שונות זורמים כמו נוזל, ובאותו הזמן ממש אלסטי. כאשר הפעולה החיצונית של זמן קצר, מבנה אמורפי של חומר תחת השפעה חזקה עשויה לפצל לחתיכות. השפעה מתמשכת מבחוץ מוביל העובדה שהם לזרום פשוט.

נסה להוציא ניסוי קטן בבית עם שימוש שרף. שים אותו על משטח קשה, ואתה תבחין כי הוא מתחיל לזרום בצורה חלקה. זה נכון, כי זה אמורפית! המהירות תלויה האינדיקטורים הטמפרטורה. אם זה יהיה מאוד גבוה, השרף יתחיל לזרום הרבה יותר מהר.

מה עוד מאפיין של גופים כאלה? הם יכולים לקחת כל צורה. אם חומר אמורפי בצורה של חלקיקים להציב כלי שיט קטן, כגון כד, הם גם ללבוש צורה של כלי השיט. עם זאת הם איזוטרופיים, כלומר הם מפגינים את אותה תכונות פיסיקליות לכל הכיוונים.

רותח המעבר למדינות אחרות. מתכת וזכוכית

המדינה אמורפי של חומר לא נועדה לשמור על טמפרטורה מסוימת. בשיעורים נמוכים קפואים גוף גבוה - נמס. אגב, זה תלוי הצמיג ומידת חומרים כאלה. טמפרטורה נמוכה מעדיפה צמיגות נמוכה, גבוהה, להיפך, זה מגביר.

לקבלת חומרים מסוג אמורפי ניתן לזהות מאפיין אחד יותר - המעבר למדינה גבישי, וספונטנית. למה זה קורה? האנרגיה הפנימית בגוף היא גבישים הרבה פחות אמורפי. אנחנו יכולים לראות בדוגמה של מוצרי זכוכית - זכוכית תהפוך בסופו של דבר משעמם.

זכוכית מטאלי - מה זה? מתכת יכולה לחסל את הסריג הגבישי במהלך ההיתוך, כלומר אירוע חומר אמורפי לעשות מבנה זכוכיתי. במהלך מיצוק עם קירור הגבישי מלאכותי נוצר שוב. מתכת אמורפיים יש התנגדות יוצאת דופן בפני קורוזיה. לדוגמא, כדי לגרום לו גוף של המכונית לא יהיה צורך במגוון ציפויים, כפי שהיה נתון שבר ספונטני. חומר אמורפי הוא שגופתו מבנה האטום יש כוח חסר תקדים, ולכן, יכול להיות מיושם מתכת אמורפית בכל מגזר תעשייתי לחלוטין.

המבנה הגבישי של חומרים

כדי בקי המאפיינים של המתכת ולהיות מסוגל לעבוד איתם, אתה צריך להיות בעל ידע של המבנה הגבישי של אלה או חומרים אחרים. הפקה של מתכות מטלורגיה לא הייתה מסוגל לקבל התפתחות כזאת, אם אנשים לא היו ידע מסוים על השינויים במבנה של סגסוגות, טכניקות תהליך ומאפיינים מבצעיים.

ארבעה מצבי צבירה

עובדה ידועה היא כי ישנם ארבעה מצבי צבירה: מוצק, נוזל, גז, פלזמה. חומר אמורפיות עשוי להיות גבישים. עם מבנה כזה עשוי להיות מחזורי מרחבית בהסדר של החלקיקים. חלקיקים אלה נמצאים גבישים יכולים לבצע תנועה מחזורית. כל הגופים שאנחנו רואים במדינת הגזים או נוזלית, אפשר לראות את התנועה של חלקיקים בתוך בלגן כאוטי. מוצקי אמורפיים (לדוגמא מתכות במצב התמזג, הבניה, מוצרי זכוכית, שרפים) יכולים להיקרא סוג נוזלים קפוא, כי יש להם שינוי ניתן לראות בצורה מאפיינת כגון צמיגות.

בניגוד חומרים אמורפיים מן גזים ונוזלים

גילויי פלסטיות, גמישות, התקשות משותפת לגופים רבים. החומרים גבישי אמורפי יותר בעלי מאפיינים אלה, בעוד נוזלים וגזים אין נכסים כאלה. אבל אתה יכול לראות שהם תורמים לשינוי נפח אלסטי.

גבישי חומרים אמורפיים. תכונות מכאניות ופיסיקליות

מה הם חומרים גבישיים אמורפי? כפי שצוין לעיל, אמורפי ניתן למנות גופים אלה אשר יש צמיגות עצומה, וכאשר הם אינם נזילים טמפרטורה רגילה. אבל בטמפרטורות גבוהות, להיפך, מאפשר להם להיות זורם כמו נוזל.

לגמרי שונה את מהות סוג הגבישים. מוצקים אלה יכולים להיות שלה נקודת התכה, בהתאם ללחץ החיצוני. הכנת הגבישים אפשרית אם הנוזל הקריר. אם אינך לנקוט צעדים מסוימים, אנו יכולים לראות כי במצב הנוזלי מתחילים יש מרכזים של התגבשות שונות. האזור שמסביב מרכזים אלה, ההיווצרות של מוצק. גבישים קטנים מאוד מתחילים להתחבר אחד עם השני בצורה כאוטית, וזה הופך את הגבישים שנקראו. גוף כזה הוא איזוטרופי.

חומרים מאפיינים

מה קובע את תכונות פיסיקליות ומכניות של גופים? האם אג"ח אטומי חשוב, כמו גם הסוג של מבנה גביש. גבישים מאפיין יוניים קשרים יוניים, כלומר מעבר חלק מאטום אחד למשנהו. במקרה זה, היווצרות לחיוב ולשלילה חלקיקים טעונים. אג"ח יונית, אנו יכולים לראות דוגמא פשוטה - הם מאפיינים מוזרים למגוון של תחמוצות ומלחים. תכונה נוספת של גבישים יוניים - מוליכות חום נמוכות, אבל הביצועים שלה עשויים להגדיל באופן משמעותי כאשר מחומם. בסריג הגבישי ניתן לראות מגוון של מולקולות שונות אג"ח אטומי חזק.

הרבה מינרלים שאנו מוצאים בכל מקום בטבע, יש מבנה גבישי. ובכל מצב אמורפי של עניין - זה גם האופי בצורתו הטהורה ביותר. אלא שבמקרה זה, הגוף הוא חסר צורה, אבל הגבישים יכולים ללבוש צורה של פאונים יפים עם בעל פן שטוחות, כמו גם יופי מדהים וטוהר חדש בצורה של המוצקים.

מה הם גבישים? מבנה אמורפי-גבישים

הצורה של גופים כאלה היא קבועה עבור חיבור נתון. לדוגמא, בריל תמיד נראית כמו פריזמה משושה. תבל ניסוי קטן. קח קריסטל קטן של נתרן מלח של צורה מעוקב (קערה) ולמקם אותו בתוך תמיסה מיוחדת רווי ככל האפשר מאותו המלח. במשך זמן, תוכל להבחין כי הגוף נשאר זהה - זה שוב לבש צורה של קובייה או כדור, אשר טבועה גבישי מלח.

חומרים אמורפיים-גבישים - גופים אלה, אשר עשויים להכיל שני שלבי אמורפי גבישים. מה משפיע על תכונות החומר של מבנה כזה? בעיקר יחס שונה של כמויות ומיקום שונה ביחס לזה. דוגמאות נפוצות של חומרים כאלה כוללים חומרים קרמיים, פורצלן, קרמיקה וזכוכית. מהטבלה את תכונותיהם של חומרים עם מבנה אמורפי-גבישים נודע כי פורצלן מכיל האחוז המקסימאלי של שלב הזכוכית. מדדים להשתנות בתוך 40-60 אחוז דירות. התוכן הנמוך ביותר שאנו רואים על הדוגמא של יציקת אבן - פחות מ 5 אחוז. במקרה זה, כך עולה ספיגת המים תצטרך אריחי קרמיקה.

כידוע, חומרים תעשייתיים כגון פורצלן, אריחי קרמיקה, כלי אבן-קרמיקה וזכוכית - הוא חומר אמורפי-גבישים משום שהם מכילים שלב מזוגג בעוד הגבישים במבנה שלה. יצוין כי את תכונות החומר אינן תלויות תוכן בשלב זכוכית.

מתכות אמורפיות

השימוש בחומרים אמורפי ביותר שבוצע באופן פעיל בתחום הרפואי. לדוגמא, קירור המתכת במהירות בשימוש נרחב ניתוח. בשל ההתפתחויות הקשורות, הרבה אנשים היו מסוגלים לנוע באופן עצמאי לאחר פציעות חמורות. העניין הוא כי החומר של מבנה אמורפי הוא ביולוגי מצוין להשתלה לתוך העצם. הברגים המיוחדים הנובעים, צלחות, סיכות, סיכות ליישם שברים חמורים. בעבר, ניתוחים למטרות כאלה שימשו פלדה וטיטניום. רק מאוחר יותר זה היה נראה כי חומרים אמורפיים מתפרקים לאט מאוד בגוף הוא תכונה מדהימה מאפשר לשחזר את העצם. לאחר מכן, החומר מוחלף עצם.

סוג יישום חומרים אמורפיים במכניקת המטרולוגיה ודיוק

מכניקה עדינה מבוססת על דיוק, ולכן נקראת. תפקיד חשוב במיוחד בענף, כמו גם המטרולוגיה, נגינה מדידת הביצועים אולטרה-מדויקת, זה מאפשר שימוש של התקנים של מוצקים אמורפיים. הודות המדידות המדויקות בצעו מכוני מעבדה ומחקר בתחום המכניקה ופיסיקה, יש ייצור של מוצרים חדשים, שיפור של ידע מדעי.

פולימרים

דוגמה נוספת של היישום של חומר אמורפי - הם פולימרים. הן עלולות להשתנות לאט מן מוצק לנוזל, בעוד פולימרים גבישיים יש נקודת התכה ולא טמפרטורת ריכוך. מהו המצב הפיזי של פולימרים אמורפיים? אם חומרים אלה מספקים בטמפרטורה נמוכה, תבחין כי הם יהיו במצב מזוגג להפגין את המאפיינים של מוצקים. חימום הדרגתי תורם העובדה כי הפולימרים להתחיל להיכנס למצב של גמישות מוגברת.

חומרים אמורפיים, דוגמאות שאנו מובלים, נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה. מדינת Superelasticity מאפשרת פולימרים איכשהו מעווה, ומדינה זו מושגת בשל הגמישות המוגברת של קישורי מולקולות. עלייה נוספת בטמפרטורות גורמת האינדיקטורים כי פולימר הפך אפילו תכונות אלסטיות יותר. הוא מתחיל לנוע במצב נוזל והצמיג מיוחד.

אם תשאיר את המצב ללא שליטה, ואינו למנוע עלייה נוספת בטמפרטורות, הפולימר נחשף הרס, כי הוא הרס. מדינה צמיגה מציינת כי כל החלקים של מקרומולקולות הם מאוד ניידים. כאשר מולקולת הפולימר זורמת, הקישורים לא יישרו בלבד, אלא גם הרבה יותר קרוב אחד לשנייה. פולימר השפעה מולקולאריים הופך חומר מוצק (גומי). תהליך כזה נקרא vitrification מכני. חומר זה שימש לייצור סרטים וסיבים.

בהתבסס על פולימרים ניתן להכין מפוליאמידים, polyacrylonitriles. כדי לייצר פולימר הסרט, יש צורך לדחוף את הפולימר דרך spinnerets שיש פתח חריץ בצורת, וכדי לשים בקלטת. לפיכך מיוצרים חומרי אריזה יסודות עבור קלטות. פולימרים כוללים גם לקים שונה (להרכיב הקצף ממס אורגני), דבקים, חומריים לחיזוק אחר וחומרים מרוכבים (שרף בסיס עם מילוי), פלסטיק.

יישומים של פולימרים

סוג זה של חומר אמורפי חדר בעצמה לתוך חיינו. הם משמשים בכל מקום. אלה כוללים:

1. בסיסים שונים לייצור לכות, דבקים, מוצרי פלסטיק (שרף פורמלדהיד פנול).

2. אלסטומרים או סינתטים.

3. חומר בידוד - PVC, או חלונות PVC הפלסטיק המפורסמת. הוא עמיד בפני אש, כפי שהוא נחשב דליק, יש חוזק מכאני גבוה תכונות בידוד.

4. פוליאמיד - שיש חומר כוח מעולה, עמידות ללבוש. הוא מאופיין על ידי מאפיינים דיאלקטרי גבוה.

5. פרספקס או methacrylate polymethyl. אנחנו יכולים ליישם אותו בתחום הנדסת חשמל, או להשתמש כחומר בנייה.

6. טפלון, או polytetrafluoroethylene, - מבדד הידוע, אשר אינו מגלה את המאפיינים של המסה בממסים אורגניים. טווח טמפרטורות רחב, ומאפייני דיאלקטרי טובים לאפשר להשתמש בו בתור חומר הידרופובי או אנטי-חיכוך.

7. פוליסטירן. חומר זה אינו חשוף חומצות. הוא, כמו גם PTFE ו פוליאמיד, עשויים להיחשב כמבודד. מאוד עמיד נגד השפעה מכנית. פוליסטירן נעשה שימוש נרחב. לדוגמה, שהיא מעוגנת היטב כחומר מבני בידוד. הוא משמש בהנדסת חשמל ורדיו.

8. כנראה הפולימר הידוע ביותר עבורנו - הוא פוליאתילן. התנגדות תערוכות חומר בעת חשיפה לסביבות אגרסיביות, זה לא לגמרי להעביר לחות. אם החבילה עשויה פוליאתילן, לא יכול לפחד שהתוכן ידרדר תחת השפעת הגשם כבד. פוליאתילן - זה גם מבודד. השימוש בו הוא נרחב. ממנו הם עשויים מבנה צינורי, מגוון מוצרי חשמל, סרט בידוד, טלפון כבל נדן וקווי חשמל, חלקי עבור רדיו וציוד אחר.

9. PVC - הוא חומר גבוה פולימר. הוא סינתטי תרמופלסטיים. יש לו את המבנה של מולקולות אשר אסימטרי. כמעט הוא מים נעשה על ידי לחיצה באמצעות אגרופים על ידי דפוס. פוליוויניל כלוריד לרוב משמש בתעשיית החשמל. הבסיס עבור מגוון רחב של בידוד צינורות וזרנוקים להגנה כימית, בנקי סוללה, grommets אטמים, חוטים וכבלים. PVC הוא גם תחליף מצוין להוביל מזיקים. זה לא יכול לשמש מעגלים בתדר גבוה כמו דיאלקטרי. וכל בשל העובדה כי יהיו גבוהות במקרה זה, את הביצועים הפסד דיאלקטרי. יש לה מוליכות גבוהות.