Konsept og eksempler materialstruktur

De materialstruktur Det er måten komponentene deres er koblet sammen og manifestert på forskjellige observasjonsskalaer. Forstå av komponenter atomer, molekyler, ioner, kjeder, plan, krystaller, krystallinske korn, blant andre partikkelsett. Og på sin side, med hensyn til observasjonsskalaene, refererer vi til Nano, Micro og Macrostructuras.

Avhengig av typen kjemisk binding som er til stede i strukturene til materialene, vil forskjellige mekaniske, kjemiske, optiske, termiske, elektriske eller kvanteegenskaper finne sted. Hvis lenken er ionisk, vil materialet være ionisk. I mellomtiden, hvis lenken er metallisk, vil materialet være metallisk.

Tre er for eksempel et polymer og fibrøst materiale, fordi det er laget av cellulosepolysakkarider. De effektive interaksjonene mellom cellulosekjedene.

Det er nødvendig at materialet er alt som oppfyller et formål i livet eller i menneskehetens historie. Å kjenne til strukturer, nye materialer med optimaliserte egenskaper for visse applikasjoner, enten det er industrielt, hjem, kunstnerisk, beregningsmessig eller metallurgisk.

[TOC]

Struktur av metallmaterialer

Metallmaterialer dekker alle metaller og legeringene deres. Strukturene deres er sammensatt av sterkt komprimerte atomer på den annen side eller på toppen av den andre, etter en periodisk ordre. Det sies derfor at de består av metallkrystaller, som forblir faste og sammenhengende takket være den metalliske koblingen som eksisterer mellom alle dens atomer.

Blant de vanligste krystallinske strukturer for metaller er kubikk sentrert i kroppen (BCC), kubikk sentrert på ansiktene (FCC), og den kompakte sekskantede (HCP), sistnevnte er den mest tette. Mange metaller, som jern, sølv, krom eller beryllium, er preget av ved tildeling av hver av disse tre strukturene.

Kan tjene deg: flyktiggjøring

En slik beskrivelse er imidlertid ikke nok til å beskrive dem som materialer.

Metallkrystaller kan ta i bruk mer enn en eller størrelse. Dermed vil mer enn ett i samme metall bli observert. Det vil faktisk være mange av dem, som er bedre kjent med begrepet krystallinsk korn.

Avstanden som skiller kornene fra hverandre er kjent som kanten eller korngrensen og er sammen med de krystallinske defektene en av de mest avgjørende faktorene i metallens mekaniske egenskaper.

Struktur av keramiske materialer

Zirkoniumdioksidfærer, nytt keramisk materiale. Kilde: Lucasbosch, Wikimedia Commons

De fleste materialer kan beskrives som i forrige seksjon, det vil si avhengig av krystaller, deres tall, størrelser eller former. Det som imidlertid varierer når det.

Derfor har keramikk en tendens til å være halvkrystallinsk eller fullstendig krystallinske materialer når silisiumdioksid er fraværende. I sine strukturer dominerer ioniske og kovalente bindinger, og er den viktigste ioniske. Generelt er keramikk polyristale materialer; det vil si at de består av mange små krystaller.

Keramikken er materialer av veldig varierende komposisjoner. For eksempel regnes karbider, nituro og fosfuros som keramikk, og i deres strukturer som består av tre -dimensjonale nettverk er den kovalente bindingen styrt. Dette gir dem egenskapen til å være veldig hard og høy termisk motstandsmaterialer.

Vitratisk keramikk, for å ha en silisiumdioksidbase, regnes som amorf. Derfor er strukturene deres rotete. I mellomtiden er det krystallinsk keramikk, som aluminium, magnesium og zirkoniumoksider, hvis strukturer består av ion forenet av den ioniske bindingen.

Kan tjene deg: oksidasjonsmiddel: konsept, de sterkeste, eksemplene

Struktur av krystallinske materialer

Den krystallinske strukturen til natriumklorid, NaCl, en typisk ionisk forbindelse. Lilla kuler representerer natriumkationer, Na +og grønne kuler representerer kloridanioner, Cl.

Krystallinske materialer integrerer en stor familie av materialer. For eksempel er metaller og keramikk klassifisert som krystallinske materialer. Strengt tatt er krystallinske materialer alle som er bestilt, uavhengig av at de er sammensatt av ioner, atomer, molekyler eller makromolekyler.

Alle salter og de aller fleste mineraler går inn i denne klassifiseringen. For eksempel kalkstein.

Sukkerkrystaller er derimot laget av sukrosemolekyler. Siden slik sukker ikke er et materiale, med mindre slott, hus, møbler eller sukkerstoler er bygget. Så sukker ville bli et krystallinsk materiale. Den samme resonnementet gjelder alle andre molekylære faste stoffer, inkludert is.

Struktur av jernholdige materialer

Austenita, bestilling av karbon- og jernatomer. Kilde: Wikimedia Commons

Jernholdige materialer er alle de som består av jern og legeringer med karbon. Derfor teller stål som jernholdige materialer. Strukturen, som metaller, er basert på metallkrystaller.

Interaksjonene er imidlertid noe forskjellige, siden jern- og karbonatomer er en del av krystallene, slik at du ikke kan snakke om en metallisk kobling mellom de to elementene.

Andre eksempler

Nanomaterialer

Karbon nanorør. Kilde: Wikimedia Commons

Mange nanomaterialer, som materialene som allerede er diskutert, er også beskrevet avhengig av nanokrystaller. Disse inkluderer imidlertid andre mer unike strukturelle enheter, sammensatt av mindre atomer.

Kan tjene deg: fosfatgruppe

For eksempel kan nanomaterialstrukturer beskrives med atomer eller molekyler bestilt i form av kuler, feilstilinger, rør, planer, ringer, plater, terninger osv., som kanskje ikke genererer nanokrystaller.

Selv om den ioniske bindingen i alle disse nanostrukturene kan være til stede, som med nanopartiklene av utallige oksider, er den kovalente bindingen mer vanlig, ansvarlig for å tilveiebringe de nødvendige separasjonsvinklene mellom atomene.

Polymermaterialer

Kjemisk struktur av polyetylen

Strukturene til polymere materialer er overveiende amorfe. Dette er fordi deres konformende polymerer er makromolekyler som knapt klarer å bestilles med jevne mellomrom eller repeterende.

I polymerer kan det imidlertid være relativt bestilte regioner, så noen regnes som semikristalinos. For eksempel regnes for eksempel polyetylen, polyuretan og polypropylen og polypropylen som semikrystallinske polymerer.

Hierarkiske materialer

Hierarkiske materialer er viktige og støtter levende kropper. Materialvitenskapen er utrettelig dedikert til å etterligne materialer, men ved å bruke andre komponenter. Strukturen er "avvæpnelige", og starter med de minste delene til den største, som vil være støtten.

For eksempel vil et fast stoff som er sammensatt av flere lag med forskjellig tykkelse, eller som har rørformede og konsentriske hulrom okkupert av atomer, bli vurdert av hierarkisk struktur.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Materialvitenskap. Hentet fra: i.Wikipedia.org
3. Marc Ander Meyers og Krishan Kumar Chawla. (s.F.). Materialer: Struktur, egenskaper og ytelse. [PDF]. Cambridge University Press. Gjenopprettet fra: eiendeler.Cambridge.org
4. University of Washington. (s.F.). Metaller: Strukturer av metaller. Gjenopprettet fra: Depts.Washington.Edu
5. University of Tennessee. (s.F.). Kapittel 13: Struktur og egenskaper ved keramikk. [PDF]. Hentet fra: Web.Utk.Edu