Amorfista materiaalia
In fysiikka ja kemia, amorfista ainetta ( kreikkalainen μορφή morphé ”muoto”, ”muoto” kanssa ennalta määrätyn Alpha privativum a-, joten esimerkiksi ”ilman muoto”) on aine , jossa atomit ovat ei järjestäytyneitä rakenteita, mutta epäsäännöllinen niistä muoto kuvioita ja niillä on vain lyhyen kantaman järjestys, mutta ei pitkän kantaman järjestys . Kiteille on ominaista pitkän kantaman tilaukset, eli atomien säännöllinen järjestely naapureidensa ulkopuolella. Säännöllisesti rakennettuja materiaaleja kutsutaan kiteiksi .
Kuten nesteet, amorfiset materiaalit ovat isotrooppisia , joten niillä ei ole edullista suuntaa. Syynä tähän on pitkän kantaman järjestyksen puute. Amorfinen materiaali on usein epävakaata ja voi kiteytyä tietyissä olosuhteissa.
Valmistus
Klassinen menetelmä amorfisen tilan luomiseksi on "nopeasti" jäähdyttää sula tai neste. Amorfisen tilan ehtona on, että atomit tai molekyylit eivät voi järjestyä säännöllisesti jäähdytyksen aikana, toisin sanoen viskositeetin on ylitettävä tietty arvo ja kiteytymistä ei saa tapahtua. Kiteytymisen välttämiseksi tarvittava kriittinen jäähdytysnopeus riippuu materiaalista. Klassiset lasit, kuten ikkunalasit, voidaan myös jäähdyttää suhteellisen hitaasti (esim. 1 K minuutissa). Useimmat amorfiset metallit sitä vastoin vaativat yli 1000 K: n jäähdytysnopeuden . Tähän liittyvä menetelmä on höyrysaostus jäähdytetylle alustalle. Tässäkään atomilla ei ole aikaa ja joustavuutta ottaa tilattua muotoa.
Toinen tapa on tuotanto tuhoamalla kiteinen järjestys voimakkaalla mekaanisella muodonmuutoksella (esim. Kuulamyllyssä ), pommittamalla ioneilla tai voimakkaalla säteilyllä.
Kaikkia materiaaleja ei voida valmistaa amorfisessa muodossa.
ominaisuudet
Koska atomien pakkaustiheys on pieni , amorfisella aineella on lähes aina pienempi tiheys kuin samalla aineella kiteisessä muodossa. Amorfinen tila on metastabiili. Kun amorfista ainetta kuumennetaan, voi tapahtua spontaania kiteytymistä ja siten muuttumista vakaammaksi. Jos kiteytymistä ei tapahdu etukäteen, siirrytään suoraan nestefaasiin ilman klassista vaihesiirtymää.
Esimerkkejä ja sovelluksia
Lasi on tyypillinen amorfinen materiaali. Kvartsilasi on amorfinen muoto piidioksidia (SiO 2 ). Yksi sen kiteisistä muodoista on nimeltään kvartsi .
Amorfisia metalleja valmistetaan teollisesti ohuina kalvoina käyttäen nopeaa jähmettymistä. Tärkeimmät käyttöalueet ovat magneettisia materiaaleja , pehmeät magneettiset seokset (Fe, Ni, Co) ja amorfinen juottamalla folio .
Amorfinen pii on puhtaan puolijohdepii: n ei-kiteinen muoto, ja sitä käytetään pääasiassa ohutkalvoisiin aurinkokennoihin .
Obsidiaani on vulkaanista alkuperää oleva luonnollinen amorfinen materiaali.
Amorfisia kestomuovia (muovia) ovat esimerkiksi polystyreeni (PS), polyvinyylikloridi (PVC) tai polykarbonaatti (PC).
Esimerkki luonnosta on hunaja . Ennen purkkeihin täyttämistä hunaja lämpenee hieman, mikä muuttaa sen amorfiseksi. Tyypistä ja käsittelystä riippuen se kiteytyy muutamassa päivässä tai viikossa ja muodostaa kidehilan.
Katso myös
kirjallisuus
- Werner Schatt, Hartmut Worch: Materiaalitiede. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2003, ISBN 3-527-30535-1 .
