Koncept in primeri materialna struktura

The struktura materiala To je način, kako so njihove komponente povezane in se manifestirajo na različnih lestvicah opazovanja. Razumejte po atomih komponent, molekul, ionov, verig, ravnin, kristalov, kristalnih zrn, med drugimi sklopi delcev. In glede na opazovalne lestvice se nanašamo na nano, mikro in makrostruktura.

Odvisno od vrste kemične vezi, ki so prisotne v strukturah materialov, bodo potekale različne mehanske, kemične, optične, toplotne, električne ali kvantne lastnosti. Če je povezava ionska, bo material ionski. Medtem, če je povezava kovinska, bo material kovinski.

Les, na primer, je polimerni in vlaknasti material, ker je narejen iz celuloznih polisaharidov. Učinkovite interakcije med njihovimi celuloznimi verigami definirajo trdo telo, ki je sposobno oblikovati, rezati, barvati, polirati, vročno.

Potrebno je, da je gradivo vse pomembno, ki izpolnjuje namen v življenju ali v zgodovini človeštva. Poznavanje svojih struktur, novi materiali z optimiziranimi lastnostmi za nekatere aplikacije, bodisi industrijske, domače, umetniške, računske ali metalurške.

[TOC]

Struktura kovinskih materialov

Kovinski materiali pokrivajo vse kovine in njihove zlitine. Njihove strukture so sestavljene iz močno stisnjenih atomov na drugi strani ali na drugi strani po občasnem vrstnem redu. Zato se reče, da so sestavljeni iz kovinskih kristalov, ki ostajajo fiksni in kohezivni, zahvaljujoč kovinski povezavi, ki obstaja med vsemi njenimi atomi.

Med najpogostejšimi kristalnimi strukturami za kovine so kubične osredotočene v telesu (BCC), kubik, osredotočen na obraze (FCC), in kompaktni šesterokotni (HCP), pri čemer je slednja najbolj gosta. Za številne kovine, kot so železo, srebro, krom ali berilij, je značilno, da dodeli vsako od teh treh struktur.

Vam lahko služi: hlapnost

Vendar takšen opis ni dovolj, da bi jih opisali kot materiale.

Kovinski kristali lahko sprejmejo več kot eno ali velikost. Tako bo v isti kovini opaziti več kot eno. Pravzaprav jih bo veliko, ki jih je bolj znano z izrazom kristalnega zrna.

Razdalja, ki loči zrna drug od drugega, je znana kot meja roba ali zrn in je skupaj s kristalnimi napakami eden najbolj odločnih dejavnikov v mehanskih lastnostih kovin.

Struktura keramičnih materialov

Kroge cirkonijeve dioksida, nov keramični material. Vir: Lucasbosch, Wikimedia Commons

Večino materialov je mogoče opisati kot v prejšnjem razdelku, to je odvisno od kristalov, njihovih številk, velikosti ali oblik. Kar pa se razlikuje v primeru keramičnih materialov, je, da njihove komponente ne sestavljajo samo atomov, ampak ionov, ki se pogosto nahajajo v silikatni amorfni bazi.

Zato je keramika ponavadi polkristalni ali popolnoma kristalni materiali, kadar silicijev dioksid ni. V svojih strukturah prevladujejo ionske in kovalentne vezi, ki so najpomembnejše ionske. Na splošno so keramika poliristalni materiali; to pomeni, da so sestavljeni iz številnih majhnih kristalov.

Keramika so materiali zelo spremenljivih sestavkov. Na primer, karbidi, nituro in fosfuros veljajo za keramike, v njihovih strukturah, ki jih sestavljajo tridimenzionalna omrežja. To jim daje lastnost zelo trdih in visokih materialov za toplotno odpornost.

Keramika stekla, ker ima bazo silicijevega dioksida, velja za amorfno. Zato so njihove strukture zmedene. Medtem obstajajo kristalna keramika, kot so aluminij, magnezijev in cirkonijev oksidi, katerih strukture sestavljajo ion, združene z ionsko vezjo.

Vam lahko služi: oksidacijsko sredstvo: koncept, najmočnejši, primeri

Struktura kristalnih materialov

Kristalna struktura natrijevega klorida, NaCl, tipična ionska spojina. Vijolične sfere predstavljajo natrijeve katione, Na +in zelene sfere predstavljajo kloridne anione, Cl.

Kristalni materiali vključujejo veliko družino materialov. Na primer, kovine in keramika so razvrščeni kot kristalni materiali. Strogo gledano so kristalni materiali vsi, katerih strukture so urejene, ne glede na to, da so sestavljene iz ionov, atomov, molekul ali makromolekul.

Vse soli in velika večina mineralov vstopijo v to klasifikacijo. Na primer apnenec.

Sladkorni kristali so na drugi strani izdelani iz molekul saharoze. Ker tak sladkor ni material, razen če so zgrajeni gradovi, ohišja, pohištvo ali sladkor. Torej bi sladkor postal kristalni material. Enako sklepanje velja za vse druge molekularne trdne snovi, vključno z ledom.

Struktura železovih materialov

Austenita, urejanje atomov ogljika in železa. Vir: Wikimedia Commons

Železov materiali so vsi, ki so sestavljeni iz železa in njihovih zlitin z ogljikom. Zato jekla štejejo za železove materiale. Njegove strukture, kot so kovine, temeljijo na kovinskih kristalih.

Vendar so interakcije nekoliko drugačne, saj so atomi železa in ogljika del kristalov, zato ne morete govoriti o kovinski povezavi med obema elementoma.

Drugi primeri

Nanomateriali

Ogljikove nanocevke. Vir: Wikimedia Commons

Opisanih je tudi veliko nanomaterialov, kot so že obravnavani materiali, odvisno od njihovih nanokristalov. Vendar ti vključujejo druge bolj edinstvene strukturne enote, sestavljene iz manj atomov.

Vam lahko služi: fosfatna skupina

Na primer, nanomaterialne strukture lahko opišemo z atomi ali molekulami, urejenimi v obliki kroglic, splavov, cevi, načrtov, obročev, plošč, kock itd., ki lahko ali ne ustvarjajo nanokristalov.

Medtem ko je v vseh teh nanostrukturi lahko prisotna ionska vez, tako kot pri nanodelcih neštetih oksidov je kovalentna vez pogostejša, odgovorna za zagotavljanje potrebnih ločitvenih kotov med atomi.

Polimerni materiali

Kemična struktura polietilena

Strukture polimernih materialov so pretežno amorfno. To je zato, ker so njihovi konformirani polimeri makromolekule, ki jih težko občasno ali ponavljati, ki jih je težko naročiti.

Vendar pa lahko v polimerih relativno urejene regije, zato se nekatere štejejo za polristalinos. Na primer, polietilen, poliuretan in polipropilen visoke gostote veljajo za polristalne polimere.

Hierarhični materiali

Hierarhični materiali so po naravi ključnega pomena in podpirajo živa telesa. Znanost o materialih je neumorno posvečena mimikrini materiali, vendar z uporabo drugih komponent. Njegove strukture so "razorožene", začenši z najmanjšimi deli do največjih, kar bi bila podpora.

Na primer, trdna snov, ki je sestavljena iz več plasti različne debeline ali ima cevaste in koncentrične votline, ki jih zasedajo atomi, bo obravnavana iz hierarhične strukture.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
2. Wikipedija. (2020). Znanost o materialih. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
3. Marc Ander Meyers in Krishan Kumar Chawla. (s.F.). Materiali: struktura, lastnosti in zmogljivost. [PDF]. Cambridge University Press. Izterjano od: sredstva.Cambridge.org
4. Univerza v Washingtonu. (s.F.). Kovine: strukture kovin. Okrevano od: Oddelki.Washington.Edu
5. Univerza v Tennesseeju. (s.F.). Poglavje 13: Struktura in lastnosti keramike. [PDF]. Pridobljeno iz: splet.UTK.Edu