Oletko koskaan miettinyt, mitä salaperäiset amorfiset aineet ovat? Rakenteeltaan ne eroavat sekä kiinteistä että nestemäisistä. Tosiasia on, että tällaiset kappaleet ovat erityisessä tiivistetyssä tilassa, jolla on vain lyhyen kantaman järjestys. Esimerkkejä amorfisista aineista ovat hartsi, lasi, meripihka, kumi, polyeteeni, polyvinyylikloridi (suosikkimuovi-ikkunamme), erilaiset polymeerit ja muut. Nämä ovat kiinteitä aineita, joilla ei ole kidehilaa. Niihin kuuluu myös tiivistysvahaa, erilaisia liimoja, eboniittia ja muovia.
Amorfisten aineiden epätavalliset ominaisuudet
Halkauksen aikana kasvot eivät muodostu amorfisiin kappaleisiin. Hiukkaset ovat täysin satunnaisia ja ovat lähellä toisiaan. Ne voivat olla sekä erittäin paksuja että viskooseja. Miten ulkoiset vaikutukset vaikuttavat niihin? Erilaisten lämpötilojen vaikutuksesta kappaleet muuttuvat nestemäisiksi, kuten nesteiksi, ja samalla melko elastisiksi. Siinä tapauksessa, että ulkoinen vaikutus ei kestä kauan, amorfisen rakenteen aineet voivat hajota paloiksi voimakkaalla iskulla. pitkäulkopuolinen vaikutus saa ne vain virtaamaan.
Kokeile pientä hartsikoetta kotona. Aseta se kovalle pinnalle ja huomaat, että se alkaa virrata tasaisesti. Aivan oikein, se on amorfinen aine! Nopeus riippuu lämpötilan osoittimista. Jos se on erittäin korkea, hartsi alkaa levitä huomattavasti nopeammin.
Mitä muuta sellaisille kehoille on tyypillistä? Ne voivat olla missä tahansa muodossa. Jos amorfisia aineita pienten hiukkasten muodossa sijoitetaan astiaan, esimerkiksi kannuun, ne ovat myös astian muotoisia. Ne ovat myös isotrooppisia, eli niillä on samat fysikaaliset ominaisuudet kaikkiin suuntiin.
Sulaminen ja siirtyminen muihin tiloihin. Metallia ja lasia
Aineen amorfinen tila ei tarkoita minkään tietyn lämpötilan ylläpitämistä. Alhaisilla nopeuksilla ruumiit jäätyvät, suurella nopeudella ne sulavat. Muuten, tällaisten aineiden viskositeettiaste riippuu myös tästä. Alhaiset lämpötilat vähentävät viskositeettia, korkeat lämpötilat päinvastoin lisäävät sitä.
Amorfisille aineille voidaan erottaa vielä yksi piirre - siirtyminen kiteiseen tilaan ja spontaani. Miksi tämä tapahtuu? Kiteisen kappaleen sisäinen energia on paljon pienempi kuin amorfisessa kappaleessa. Tämä näkyy lasituotteiden esimerkissä - ajan myötä lasit samenevat.
Metallilasi - mitä se on? Metalli voidaan poistaa kidehilastasulatuksen aikana eli tehdä amorfisen rakenteen omaavasta aineesta lasimaista. Kiinteytyessä keinotekoisessa jäähdytyksessä kidehila muodostuu uudelleen. Amorfisella metallilla on yksinkertaisesti hämmästyttävä korroosionkestävyys. Esimerkiksi siitä valmistettu auton kori ei tarvitsisi erilaisia pinnoitteita, koska se ei joutuisi spontaanin tuhoutumiseen. Amorfinen aine on kappale, jonka atomirakenne on ennennäkemättömän vahva, mikä tarkoittaa, että amorfista metallia voitaisiin käyttää täysin millä tahansa teollisuudenalalla.
Aineiden kiderakenne
Ollaksesi perehtynyt metallien ominaisuuksiin ja voidaksesi työskennellä niiden kanssa, sinulla on oltava tietoa tiettyjen aineiden kiderakenteesta. Metallituotteiden tuotanto ja metallurgian ala ei olisi voinut saada tällaista kehitystä, jos ihmisillä ei olisi varmaa tietoa metalliseosten rakenteen muutoksista, teknisistä menetelmistä ja käyttöominaisuuksista.
Aineen neljä tilaa
On hyvin tunnettua, että aggregaatiota on neljä: kiinteä, nestemäinen, kaasumainen ja plasma. Kiinteät amorfiset aineet voivat myös olla kiteisiä. Tällaisella rakenteella voidaan havaita hiukkasten järjestyksen spatiaalinen jaksollisuus. Nämä kiteissä olevat hiukkaset voivat suorittaa säännöllistä liikettä. Kaikissa kaasumaisessa tai nestemäisessä tilassa havaitsemissamme kappaleissa voidaan havaita hiukkasten liikettä kaoottisen häiriön muodossa. Amorfiset kiinteät aineet (kuten metallitkondensoitunutta olomuotoa: eboniitti, lasituotteet, hartsit) voidaan kutsua pakastetyyppisiksi nesteiksi, koska niiden muotoa muutettaessa huomaat sellaisen ominaispiirteen kuin viskositeetti.
Kaasujen ja nesteiden amorfisten kappaleiden välinen ero
Plastisuuden, kimmoisuuden ja muodonmuutosten aikana kovettumisen ilmenemismuodot ovat ominaisia monille kappaleille. Kiteisillä ja amorfisilla aineilla on nämä ominaisuudet suuremmassa määrin, kun taas nesteillä ja kaasuilla ei. Mutta toisa alta voit nähdä, että ne lisäävät volyymin elastista muutosta.
Kiteiset ja amorfiset aineet. Mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet
Mitä ovat kiteiset ja amorfiset aineet? Kuten edellä mainittiin, amorfisiksi kappaleiksi voidaan kutsua niitä kappaleita, joilla on v altava viskositeettikerroin, ja tavallisessa lämpötilassa niiden juoksevuus on mahdotonta. Mutta korkea lämpötila päinvastoin sallii niiden olla juoksevia, kuten nestettä.
Kidetyyppiset aineet näyttävät olevan täysin erilaisia. Näillä kiinteillä aineilla voi olla oma sulamispisteen ulkoisesta paineesta riippuen. Kiteiden saaminen on mahdollista, jos neste jäähdytetään. Jos et ryhdy tiettyihin toimenpiteisiin, voit huomata, että erilaisia kiteytyskeskuksia alkaa ilmestyä nestemäisessä tilassa. Näitä keskuksia ympäröivällä alueella tapahtuu kiinteän aineen muodostumista. Hyvin pienet kiteet alkavat yhdistyä keskenään satunnaisessa järjestyksessä, jolloin saadaan ns. monikiteinen. Tällainen vartalo onisotrooppinen.
Aineiden ominaisuudet
Mikä määrittää kappaleiden fyysiset ja mekaaniset ominaisuudet? Atomisidokset ovat tärkeitä, kuten myös kiderakenteen tyyppi. Ionikiteille on tunnusomaista ionisidokset, mikä tarkoittaa sujuvaa siirtymistä atomista toiseen. Tässä tapauksessa positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten muodostuminen. Voimme havaita ionisidoksen yksinkertaisessa esimerkissä - tällaiset ominaisuudet ovat ominaisia erilaisille oksideille ja suoloille. Toinen ionikiteiden ominaisuus on alhainen lämmönjohtavuus, mutta sen suorituskyky voi kasvaa huomattavasti kuumennettaessa. Kidehilan solmukohdissa voit nähdä erilaisia molekyylejä, jotka erottuvat vahvoista atomisidoksista.
Monilla mineraaleilla, joita löydämme kaikki alta luonnosta, on kiderakenne. Ja aineen amorfinen tila on myös luonto puhtaimmassa muodossaan. Vain tässä tapauksessa ruumis on jotain muodotonta, mutta kiteet voivat ottaa kauneimman monitahoisen muodon litteillä kasvoilla sekä muodostaa uusia kiinteitä kappaleita, jotka ovat hämmästyttävän kauniita ja puhtaita.
Mitä ovat kiteet? Amorfinen-kiteinen rakenne
Tällaisten kappaleiden muoto on vakio tietylle yhteydelle. Esimerkiksi beryll näyttää aina kuusikulmaiselta prism alta. Tee pieni kokeilu. Ota pieni kide kuutiosuolaa (pallo) ja laita se erityiseen liuokseen, joka on mahdollisimman kyllästetty samalla suolalla. Ajan myötä huomaat, että tämä ruumis on pysynyt muuttumattomana - se on jälleen hankkinutkuution tai pallon muoto, joka on luonnostaan suolakiteille.
Amorfiset-kiteiset aineet ovat sellaisia kappaleita, jotka voivat sisältää sekä amorfisia että kiteisiä faaseja. Mikä vaikuttaa tällaisen rakenteen materiaalien ominaisuuksiin? Pääosin erilainen tilavuussuhde ja erilainen järjestely suhteessa toisiinsa. Yleisiä esimerkkejä tällaisista aineista ovat keramiikkamateriaalit, posliini, lasikeramiikka. Amorfisen kiteisen rakenteen omaavien materiaalien ominaisuustaulukosta tulee tiedoksi, että posliini sisältää suurimman osan lasifaasista. Luvut vaihtelevat 40-60 prosentin välillä. Näemme alhaisimman sisällön kivivaluesimerkissä - alle 5 prosenttia. Samalla keraamisilla laatoilla on parempi veden imeytyminen.
Teollisuusmateriaalit, kuten posliini, keraamiset laatat, kivivalu ja lasikeramiikka, kuten tiedät, ovat amorfisia-kiteisiä aineita, koska ne sisältävät koostumuksessaan lasimaisia faaseja ja samalla kiteitä. Samalla on huomioitava, että materiaalien ominaisuudet eivät riipu lasifaasien pitoisuudesta siinä.
Amorfiset metallit
Amorfisten aineiden käyttö on aktiivisimmin lääketieteen alalla. Esimerkiksi nopeasti jäähdytettyä metallia käytetään aktiivisesti leikkauksessa. Siihen liittyvän kehityksen ansiosta monet ihmiset ovat pystyneet liikkumaan itsenäisesti vakavien vammojen jälkeen. Asia on siinä, että amorfisen rakenteen aine on erinomainen biomateriaali luihin istuttamiseen. Saierityiset ruuvit, levyt, tapit, tapit otetaan käyttöön vakavien murtumien yhteydessä. Aiemmin terästä ja titaania käytettiin tällaisiin tarkoituksiin kirurgiassa. Vasta myöhemmin havaittiin, että amorfiset aineet hajoavat erittäin hitaasti kehossa, ja tämä hämmästyttävä ominaisuus mahdollistaa luukudosten palautumisen. Tämän jälkeen aine korvataan luulla.
Amorfisten aineiden käyttö metrologiassa ja tarkkuusmekaniikassa
Tarkka mekaniikka perustuu juuri tarkkuuteen, ja siksi sitä kutsutaan niin. Erityisen tärkeä rooli tällä alalla, kuten myös metrologiassa, on mittauslaitteiden ultratarkoilla indikaattoreilla, mikä voidaan saavuttaa käyttämällä laitteissa amorfisia kappaleita. Tarkkojen mittausten ansiosta mekaniikan ja fysiikan laitoksissa tehdään laboratorio- ja tieteellistä tutkimusta, hankitaan uusia lääkkeitä ja parannetaan tieteellistä tietoa.
Polymeerit
Toinen esimerkki amorfisen aineen käytöstä ovat polymeerit. Ne voivat muuttua hitaasti kiinteästä nesteeksi, kun taas kiteisille polymeereille on ominaista sulamispiste, ei pehmenemispiste. Mikä on amorfisten polymeerien fysikaalinen tila? Jos annat näille aineille alhaisen lämpötilan, voit nähdä, että ne ovat lasimaisia ja niillä on kiinteiden aineiden ominaisuuksia. Asteittainen kuumennus saa polymeerit siirtymään lisääntyneen elastisuuden tilaan.
Amorfisia aineita, joista olemme juuri antaneet, käytetään intensiivisestiala. Superelastinen tila mahdollistaa polymeerien muodonmuutoksen millä tahansa tavalla, ja tämä tila saavutetaan linkkien ja molekyylien lisääntyneen joustavuuden ansiosta. Lämpötilan nousu edelleen johtaa siihen, että polymeeri saa vielä enemmän elastisia ominaisuuksia. Se alkaa muuttua erityiseen nestemäiseen ja viskoosiseen tilaan.
Jos jätät tilanteen hallitsemattomasti etkä estä lämpötilan nousua edelleen, polymeeri hajoaa eli tuhoutuu. Viskoosi tila osoittaa, että makromolekyylin kaikki yksiköt ovat hyvin liikkuvia. Kun polymeerimolekyyli virtaa, linkit eivät vain suoristu, vaan myös tulevat hyvin lähelle toisiaan. Molekyylien välinen toiminta muuttaa polymeerin kovaksi aineeksi (kumiksi). Tätä prosessia kutsutaan mekaaniseksi lasisiirtymäksi. Saatua ainetta käytetään kalvojen ja kuitujen valmistukseen.
Polyamideja, polyakryylinitriilejä voidaan saada polymeereistä. Polymeerikalvon valmistamiseksi sinun on pakotettava polymeerit muottien läpi, joissa on rakoreikä, ja kiinnitettävä ne teippiin. Tällä tavalla valmistetaan pakkausmateriaaleja ja magneettinauhojen alustaa. Polymeereihin kuuluvat myös erilaiset lakat (muodostavat vaahtoa orgaanisessa liuottimessa), liimat ja muut sideaineet, komposiitit (polymeeripohja täyteaineella), muovit.
Polymeerisovellukset
Tällaiset amorfiset aineet ovat tiukasti juurtuneet elämäämme. Niitä sovelletaan kaikkialla. Näitä ovat:
1. Erilaisia perusteitalakkojen, liimojen, muovituotteiden (fenoliformaldehydihartsit) valmistus.
2. Elastomeerit tai synteettiset kumit.
3. Sähköeristysmateriaalina on polyvinyylikloridi tai tunnetut PVC-muovi-ikkunat. Se kestää paloa, koska sitä pidetään hitaasti palavana, sillä on lisääntynyt mekaaninen lujuus ja sähköeristysominaisuudet.
4. Polyamidi on aine, jolla on erittäin korkea lujuus ja kulutuskestävyys. Sillä on korkeat dielektriset ominaisuudet.
5. Pleksilasi tai polymetyylimetakrylaatti. Voimme käyttää sitä sähkötekniikan alalla tai käyttää sitä materiaalina rakenteissa.
6. Fluoroplasti eli polytetrafluorieteeni on hyvin tunnettu dielektri, jolla ei ole orgaanista alkuperää oleviin liuottimiin liukenevia ominaisuuksia. Sen laaja lämpötila-alue ja hyvät dielektriset ominaisuudet mahdollistavat sen käytön hydrofobisena tai kitkaa estävänä materiaalina.
7. Polystyreeni. Hapot eivät vaikuta tähän materiaaliin. Sitä, kuten fluoroplastia ja polyamidia, voidaan pitää dielektrisenä. Erittäin kestävä mekaanisiin iskuihin nähden. Polystyreeniä käytetään kaikkialla. Se on osoittautunut hyvin esimerkiksi rakenne- ja sähköeristysmateriaaliksi. Sitä käytetään sähkö- ja radiotekniikassa.
8. Todennäköisesti tunnetuin polymeeri meille on polyeteeni. Materiaali kestää kestävyyttä altistuessaan aggressiivisille ympäristöille, se ei ehdottomasti päästä kosteutta läpi. Jos pakkaus on valmistettu polyeteenistä, et voi pelätä, että sisältö heikkenee vahvansade. Polyeteeni on myös eriste. Sen sovellus on laaja. Siitä valmistetaan putkirakenteita, erilaisia sähkötuotteita, eristekalvoja, puhelin- ja voimalinjojen kaapeleiden vaipat, radio- ja muiden laitteiden osia.
9. PVC on korkeapolymeerimateriaali. Se on synteettistä ja termoplastista. Siinä on epäsymmetristen molekyylien rakenne. Lähes ei läpäise vettä ja valmistetaan puristamalla meistämällä ja muovaamalla. Polyvinyylikloridia käytetään useimmiten sähköteollisuudessa. Sen pohj alta luodaan erilaisia lämpöä eristäviä letkuja ja letkuja kemikaalisuojaukseen, akkupankkeja, eristäviä holkkeja ja tiivisteitä, johtoja ja kaapeleita. PVC on myös erinomainen haitallisen lyijyn korvike. Sitä ei voida käyttää suurtaajuuspiirinä dielektrisenä. Ja kaikki johtuu siitä, että tässä tapauksessa dielektriset häviöt ovat korkeat. Erittäin johtava.
