Pernahkah anda terfikir apakah bahan amorfus yang misteri itu? Dalam struktur, mereka berbeza daripada pepejal dan cecair. Hakikatnya ialah badan sedemikian berada dalam keadaan pekat khas, yang hanya mempunyai susunan jarak pendek. Contoh bahan amorf ialah resin, kaca, ambar, getah, polietilena, polivinil klorida (tingkap plastik kegemaran kami), pelbagai polimer, dan lain-lain. Ini adalah pepejal yang tidak mempunyai kekisi kristal. Ia juga termasuk lilin pengedap, pelbagai pelekat, ebonit dan plastik.
Sifat luar biasa bahan amorf
Semasa membelah, muka tidak terbentuk dalam badan amorf. Zarah-zarah adalah rawak sepenuhnya dan berada pada jarak yang dekat antara satu sama lain. Mereka boleh menjadi sangat tebal dan likat. Bagaimanakah mereka dipengaruhi oleh pengaruh luar? Di bawah pengaruh pelbagai suhu, badan menjadi cecair, seperti cecair, dan pada masa yang sama agak elastik. Dalam kes apabila kesan luaran tidak bertahan lama, bahan struktur amorf boleh pecah menjadi kepingan dengan pukulan yang kuat. panjangpengaruh luar menyebabkan mereka mengalir begitu saja.
Cuba sedikit eksperimen resin di rumah. Letakkannya di atas permukaan yang keras dan anda akan perasan bahawa ia mula mengalir dengan lancar. Betul, ia adalah bahan amorf! Kelajuan bergantung pada penunjuk suhu. Jika ia sangat tinggi, maka resin akan mula merebak dengan ketara lebih cepat.
Apa lagi yang biasa untuk badan sedemikian? Mereka boleh mengambil apa-apa bentuk. Jika bahan-bahan amorf dalam bentuk zarah-zarah kecil diletakkan di dalam bekas, contohnya, dalam jag, maka ia juga akan mengambil bentuk kapal. Ia juga bersifat isotropik, iaitu, ia mempamerkan sifat fizikal yang sama dalam semua arah.
Cairan dan peralihan ke keadaan lain. Logam dan kaca
Keadaan jirim amorf tidak membayangkan pengekalan mana-mana suhu tertentu. Pada kadar yang rendah, badan membeku, pada kadar yang tinggi, mereka cair. Dengan cara ini, tahap kelikatan bahan tersebut juga bergantung pada ini. Suhu rendah menyumbang kepada pengurangan kelikatan, suhu tinggi, sebaliknya, meningkatkannya.
Untuk bahan jenis amorf, satu lagi ciri boleh dibezakan - peralihan kepada keadaan hablur, dan spontan. Kenapa ini terjadi? Tenaga dalaman dalam badan hablur jauh lebih sedikit daripada dalam badan amorf. Kita boleh lihat ini dalam contoh produk kaca - lama kelamaan, cermin mata menjadi keruh.
Kaca logam - apakah itu? Logam boleh dikeluarkan dari kekisi kristal masuksemasa lebur, iaitu, untuk membuat bahan struktur amorf berkaca. Semasa pemejalan di bawah penyejukan buatan, kekisi kristal terbentuk semula. Logam amorfus mempunyai ketahanan yang menakjubkan terhadap kakisan. Sebagai contoh, badan kereta yang diperbuat daripadanya tidak memerlukan pelbagai lapisan, kerana ia tidak akan mengalami kemusnahan spontan. Bahan amorf ialah jasad yang struktur atomnya mempunyai kekuatan yang tidak pernah berlaku sebelum ini, yang bermaksud bahawa logam amorfus boleh digunakan sama sekali dalam mana-mana sektor perindustrian.
Struktur kristal bahan
Untuk mahir dalam ciri-ciri logam dan dapat bekerja dengannya, anda perlu mempunyai pengetahuan tentang struktur kristal bahan tertentu. Pengeluaran produk logam dan bidang metalurgi tidak akan dapat mencapai perkembangan sedemikian jika orang ramai tidak mempunyai pengetahuan tertentu tentang perubahan dalam struktur aloi, kaedah teknologi dan ciri operasi.
Empat keadaan jirim
Adalah diketahui umum bahawa terdapat empat keadaan pengagregatan: pepejal, cecair, gas, plasma. Bahan pepejal amorf juga boleh berbentuk kristal. Dengan struktur sedemikian, periodicity spatial dalam susunan zarah boleh diperhatikan. Zarah-zarah dalam kristal ini boleh melakukan gerakan berkala. Dalam semua badan yang kita perhatikan dalam keadaan gas atau cecair, seseorang dapat melihat pergerakan zarah dalam bentuk gangguan huru-hara. Pepejal amorfus (seperti logam dalamkeadaan pekat: ebonit, produk kaca, resin) boleh dipanggil cecair jenis beku, kerana apabila ia berubah bentuk, anda dapat melihat ciri ciri seperti kelikatan.
Perbezaan antara jasad amorf daripada gas dan cecair
Manifestasi keplastikan, keanjalan, pengerasan semasa ubah bentuk adalah ciri-ciri banyak badan. Bahan kristal dan amorf mempunyai ciri-ciri ini pada tahap yang lebih besar, manakala cecair dan gas tidak. Tetapi sebaliknya, anda dapat melihat bahawa ia menyumbang kepada perubahan anjal dalam volum.
Bahan kristal dan amorf. Sifat mekanikal dan fizikal
Apakah itu bahan kristal dan amorf? Seperti yang dinyatakan di atas, amorfus boleh dipanggil badan yang mempunyai pekali kelikatan yang besar, dan pada suhu biasa kecairan mereka adalah mustahil. Tetapi suhu yang tinggi, sebaliknya, membolehkan mereka menjadi cecair, seperti cecair.
Bahan jenis kristal nampaknya berbeza sama sekali. Pepejal ini boleh mempunyai takat lebur sendiri bergantung kepada tekanan luaran. Mendapatkan kristal adalah mungkin jika cecair disejukkan. Jika anda tidak mengambil langkah-langkah tertentu, maka anda dapat melihat bahawa pelbagai pusat penghabluran mula muncul dalam keadaan cair. Di kawasan sekitar pusat-pusat ini, pembentukan pepejal berlaku. Kristal yang sangat kecil mula bergabung antara satu sama lain dalam susunan rawak, dan polikristal yang dipanggil diperolehi. Badan seperti ituisotropik.
Ciri-ciri bahan
Apakah yang menentukan ciri fizikal dan mekanikal badan? Ikatan atom adalah penting, begitu juga dengan jenis struktur kristal. Kristal ionik dicirikan oleh ikatan ionik, yang bermaksud peralihan yang lancar dari satu atom ke atom yang lain. Dalam kes ini, pembentukan zarah bercas positif dan negatif. Kita boleh memerhatikan ikatan ionik dalam contoh mudah - ciri tersebut adalah ciri pelbagai oksida dan garam. Satu lagi ciri kristal ionik ialah kekonduksian haba yang rendah, tetapi prestasinya boleh meningkat dengan ketara apabila dipanaskan. Di nod kekisi kristal, anda boleh melihat pelbagai molekul yang dibezakan oleh ikatan atom yang kuat.
Banyak mineral yang kita temui di mana-mana di alam semula jadi mempunyai struktur kristal. Dan keadaan jirim amorf juga adalah alam semula jadi dalam bentuknya yang paling tulen. Hanya dalam kes ini badan adalah sesuatu yang tidak berbentuk, tetapi kristal boleh mengambil bentuk polyhedra yang paling indah dengan muka rata, serta membentuk badan pepejal baharu dengan keindahan dan kesucian yang menakjubkan.
Apakah itu kristal? Struktur amorfus-hablur
Bentuk badan sedemikian adalah tetap untuk sambungan tertentu. Contohnya, beryl sentiasa kelihatan seperti prisma heksagon. Buat eksperimen sikit. Ambil hablur kecil garam padu (bola) dan masukkan ke dalam larutan khas setepu mungkin dengan garam yang sama. Dari masa ke masa, anda akan melihat bahawa badan ini kekal tidak berubah - ia telah diperoleh semulabentuk kubus atau bola, yang wujud dalam kristal garam.
Bahan amorfus-hablur ialah jasad sedemikian yang boleh mengandungi kedua-dua fasa amorfus dan kristal. Apakah yang mempengaruhi sifat bahan bagi struktur sedemikian? Terutamanya nisbah volum yang berbeza dan susunan yang berbeza berhubung antara satu sama lain. Contoh biasa bahan tersebut ialah bahan daripada seramik, porselin, kaca-seramik. Daripada jadual sifat bahan dengan struktur amorfus-hablur, diketahui bahawa porselin mengandungi peratusan maksimum fasa kaca. Angka itu turun naik antara 40-60 peratus. Kami akan melihat kandungan terendah dalam contoh tuangan batu - kurang daripada 5 peratus. Pada masa yang sama, jubin seramik akan mempunyai penyerapan air yang lebih tinggi.
Seperti yang anda ketahui, bahan industri seperti porselin, jubin seramik, tuangan batu dan seramik kaca ialah bahan kristal amorf, kerana ia mengandungi fasa berkaca dan pada masa yang sama kristal dalam komposisinya. Pada masa yang sama, perlu diingatkan bahawa sifat bahan tidak bergantung pada kandungan fasa kaca di dalamnya.
Logam amorf
Penggunaan bahan amorf paling giat dijalankan dalam bidang perubatan. Sebagai contoh, logam yang disejukkan dengan cepat digunakan secara aktif dalam pembedahan. Terima kasih kepada perkembangan yang berkaitan dengannya, ramai orang telah dapat bergerak secara bebas selepas kecederaan teruk. Masalahnya ialah bahan struktur amorfus adalah biomaterial yang sangat baik untuk implantasi dalam tulang. Menerimaskru khas, plat, pin, pin diperkenalkan sekiranya berlaku patah tulang yang teruk. Sebelum ini, keluli dan titanium digunakan untuk tujuan sedemikian dalam pembedahan. Hanya kemudiannya diketahui bahawa bahan amorfus terurai dengan sangat perlahan di dalam badan, dan sifat yang menakjubkan ini membolehkan tisu tulang pulih. Selepas itu, bahan itu digantikan dengan tulang.
Penggunaan bahan amorf dalam metrologi dan mekanik ketepatan
Mekanik tepat berdasarkan ketepatan, oleh itu ia dipanggil begitu. Peranan yang sangat penting dalam industri ini, serta dalam metrologi, dimainkan oleh penunjuk alat pengukur ultra-tepat; ini boleh dicapai dengan menggunakan jasad amorf dalam peranti. Terima kasih kepada pengukuran yang tepat, makmal dan penyelidikan saintifik dijalankan di institut dalam bidang mekanik dan fizik, ubat baharu diperoleh, dan pengetahuan saintifik dipertingkatkan.
Polymer
Contoh lain penggunaan bahan amorf ialah polimer. Mereka perlahan-lahan boleh berubah daripada pepejal kepada cecair, manakala polimer kristal dicirikan oleh takat lebur, bukan takat lembut. Apakah keadaan fizikal polimer amorfus? Jika anda memberi bahan ini suhu rendah, anda boleh melihat bahawa ia akan berada dalam keadaan berkaca dan mempamerkan sifat pepejal. Pemanasan secara beransur-ansur menyebabkan polimer mula bergerak ke dalam keadaan keanjalan yang meningkat.
Bahan amorf, contoh yang baru kami berikan, digunakan secara intensif dalamindustri. Keadaan superelastik membolehkan polimer berubah bentuk dalam apa jua cara, dan keadaan ini dicapai kerana peningkatan fleksibiliti pautan dan molekul. Peningkatan suhu selanjutnya membawa kepada fakta bahawa polimer memperoleh lebih banyak sifat elastik. Ia mula meresap ke dalam keadaan cecair dan likat yang istimewa.
Jika anda membiarkan keadaan tidak terkawal dan tidak menghalang peningkatan suhu selanjutnya, polimer akan mengalami degradasi, iaitu, kemusnahan. Keadaan likat menunjukkan bahawa semua unit makromolekul adalah sangat mudah alih. Apabila molekul polimer mengalir, pautan bukan sahaja meluruskan, tetapi juga menjadi sangat rapat antara satu sama lain. Tindakan antara molekul mengubah polimer menjadi bahan keras (getah). Proses ini dipanggil peralihan kaca mekanikal. Bahan yang terhasil digunakan untuk menghasilkan filem dan gentian.
Polyamides, polyacrylonitriles boleh didapati daripada polimer. Untuk membuat filem polimer, anda perlu memaksa polimer melalui cetakan yang mempunyai lubang berlubang dan sapukannya pada pita. Dengan cara ini, bahan pembungkusan dan asas untuk pita magnetik dihasilkan. Polimer juga termasuk pelbagai varnis (membentuk buih dalam pelarut organik), pelekat dan bahan pengikat lain, komposit (asas polimer dengan pengisi), plastik.
Aplikasi polimer
Bahan amorfus jenis ini berakar umbi dalam kehidupan kita. Mereka digunakan di mana-mana. Ini termasuk:
1. Pelbagai asas untukpembuatan varnis, gam, produk plastik (resin fenol-formaldehid).
2. Elastomer atau getah sintetik.
3. Bahan penebat elektrik ialah polivinil klorida, atau tingkap plastik PVC yang terkenal. Ia tahan terhadap kebakaran, kerana ia dianggap sebagai pembakaran perlahan, telah meningkatkan kekuatan mekanikal dan sifat penebat elektrik.
4. Poliamida adalah bahan dengan kekuatan yang sangat tinggi dan rintangan haus. Ia mempunyai ciri dielektrik yang tinggi.
5. Plexiglas, atau polimetil metakrilat. Kita boleh menggunakannya dalam bidang kejuruteraan elektrik atau menggunakannya sebagai bahan untuk struktur.
6. Fluoroplast, atau polytetrafluoroethylene, adalah dielektrik terkenal yang tidak menunjukkan sifat pelarutan dalam pelarut asal organik. Julat suhu yang luas dan sifat dielektrik yang baik membolehkan ia digunakan sebagai bahan hidrofobik atau anti geseran.
7. Polistirena. Bahan ini tidak terjejas oleh asid. Ia, seperti fluoroplastik dan poliamida, boleh dianggap sebagai dielektrik. Sangat tahan lama berkaitan dengan kesan mekanikal. Polistirena digunakan di mana-mana. Sebagai contoh, ia telah membuktikan dirinya sebagai bahan penebat struktur dan elektrik. Ia digunakan dalam kejuruteraan elektrik dan radio.
8. Mungkin polimer yang paling terkenal untuk kita ialah polietilena. Bahan ini menunjukkan rintangan apabila terdedah kepada persekitaran yang agresif, ia sama sekali tidak membenarkan kelembapan melaluinya. Sekiranya pembungkusan diperbuat daripada polietilena, anda tidak boleh takut bahawa kandungannya akan merosot di bawah pengaruh kuat.hujan. Polietilena juga merupakan dielektrik. Aplikasinya adalah meluas. Struktur paip, pelbagai produk elektrik, filem penebat, sarung untuk kabel telefon dan talian kuasa, alat ganti untuk radio dan peralatan lain dibuat daripadanya.
9. PVC adalah bahan polimer tinggi. Ia adalah sintetik dan termoplastik. Ia mempunyai struktur molekul yang tidak simetri. Hampir tidak melepasi air dan dibuat dengan menekan dengan setem dan dengan acuan. Polivinil klorida paling kerap digunakan dalam industri elektrik. Pada asasnya, pelbagai hos dan hos penebat haba untuk perlindungan kimia, bank bateri, lengan penebat dan gasket, wayar dan kabel dicipta. PVC juga merupakan pengganti yang sangat baik untuk plumbum berbahaya. Ia tidak boleh digunakan sebagai litar frekuensi tinggi dalam bentuk dielektrik. Dan semua disebabkan oleh fakta bahawa dalam kes ini kerugian dielektrik akan tinggi. Sangat konduktif.
