
- •1.Бөлім. Идеал кристалдардың геометриясы
- •Монокристалдар. Поликристалдар
- •1.2. Кристалдың трансляциялық симметриясы. Негізгі векторлар
- •1.3. Нүктелік симметрияның элементтері және түрленуі
- •1.4.Бөлім. Топтар теориясы. Топтарды анықтау
- •1.5. Симметрия топтарына мысалдар
- •1.6. Кристалдың кеңістікті симметриясы
- •1.7. Кристалографиялық индицирлеу әдісі. Бүтін сандар заңы.
- •1.8. Қарапайым кристалдық құрылымдар
- •1.9. Кері тор. Кері тордың қасиеттері. Бриллюэн зонасы. Вигнер-Зейтц ұяшығы. Кері тор.
- •1.10. Бриллюэн зонасы
- •2. Бөлім. Толқындардың конденсирленген ортамен әсерлесуі
- •2.1. Кристалдардың құрылымын зерттеу үшін қолданылатын электромагнитті толқындар
- •2.2. Кристалдық торға түсетін рентгендік сәулелердің дифракциясы
- •2.3. Лауэ теңдеуі. Эвальдо түзілімі
- •2.4. Шашыраған (дифракцияланған) толқын амплитудасы үшін Лауэ теңдеуі
- •3.Бөлім. Кристалдардағы ақаулар
- •3.1. Нүктелік ақаулар
- •3.2. Сызықтық ақаулар
- •3.3. Беттік және көлемдік ақаулар
- •4. Бөлім. Байланыс типі бойынша қатты денелердің классификациясы
- •4.1. Конденсирленген күйдегі молекулалар және атомдар арасындағы әсерлесу күштерінің типтері. Байланыс энергиясы.
- •4.2. Инертті газ кристалдары
- •4.3. Ионды кристалдар
- •5. Бөлім. Қатты денелердің жылулық қасиеттері. Кристалдық тордың тербелісі.
- •5.1. Дюлонг-Пти заңы. Фонон.
- •5.2. Фонондарды тәжірибелік зерттеудің әдістері
- •5.3. Кристалдық тордағы атомдардың тербелісі
- •5.4. Кристалдардың жылусыйымдылығы
- •6. Бөлім. Қатты денелердің электрлік қасиеттері
- •6.1. Қатты денелердегі электрондық күйлер
- •6.2. Диэлектриктер, жартылай өткізгіштер және өткізгіштер
- •6.3. Өткізгіштің электр өтімділігі
- •6.4. Жартылай өткізгіштің электр өтімділігі
- •7. Бөлім. Қатты денелердің механикалық, оптикалық және магниттік қасиеттері
- •7.1. Физикалық тензорлар
- •7.2. Гук заңы. Серпімді модульдердің тензоры
- •7.3. Кубты кристалдар үшін серпімді тұрақтыларды есептеу
- •7.4. Кубты кристалдардағы серпімді толқындар
- •8.Бөлім. Кристалл емес қатты денелер. Сұйық кристаллдар
- •8.2. Аморф заттардың қасиеттері
- •8.3. Аморф жартылай өткізгіштер
- •8.4.Заттың сұйық күйі. Сұйықтардың қасиеттері. Сұйық кристаллдар
- •8.2 Сурет - Сұйықтың аз көлемінің тамшыға айналу (а) және жұғатын (б) және жұқпайтын (в) беттермен мениск жасау қасиеті.
- •8.3 Сурет - Смектикалық типті сұйық кристаллдың
- •8.4 Сурет - Нематикалық типті сұйық кристаллдың құрылысы
- •8.5 Сурет - Холестерикалық типті сұйық кристаллдың құрылысы
- •9. Наноматериалдар
- •9.1 Наноматериалдарды жіктеу негіздері және құрылымдарының типтері
- •9.1 Сурет - Наноматериалдар ұғымының терминологиялық тәсілдері
- •9.2. Наноматериалдар қасиеттерінің ерекшеліктері
- •9.3 Фуллерендер, фуллериттер, нанотүтіктер
- •9.4 Сурет - Фуллерен молекулалар: а) c60, б) c70,
- •9.4. Кванттық шұңқырлар, кванттық өткізгіштер, кванттық нүктелер
- •Қазіргі уақытта наноматериалдар мен нанотехнологияларды қолданатын негізгі салалар
- •9.8 Сурет - Наноматериалдарды қолдану мысалдары
- •9.9 Сурет - Fe0,3Co0,7 құймасынан диаметрі 50 нм наноөткізгіштер: а) наноөткізгішті төсеніштің жоғарыдан көрінісі, б) өткізгіштердің түрі.
- •Атомдық жазықтықтардың дұрыс кезектесуінің бұзылуын сипаттайтын кристалдық тордың сызықтық ақауы.
- •Әдебиеттер тізімі
- •Мазмұны
3.3. Беттік және көлемдік ақаулар
Беттік және көлемдік ақаулар – атомдар саны көп болатын, салыстырмалы түрде ірі ақаулар. Көлемдік ақаулар кезінде кристалдың атомдарының периодты орналасуы қатты бұзылған облысының көлемдік пішіні болып келеді, осы облыстың бетке нормаль бағыты бойынша қалыңдығы 1-2 жазықтық. Көлемдік ақаулар кезінде кристалдың атомдарының периодты орналасуы қатты бұзылған облысы қандай да бір дененің пішініне ұқсас, мысалы өлшемі бірнеше атомаралық қашықтыққа сәйкес келетін эллипсоидтың пішіні секілді.
Беттік ақаулар. Кристалдардың беті беттік ақаулардың қарапайым мысалдары болып табылады. Атомдардың периодты орналасуы кристалл бетіне жақындағанда бұзылатындығы белгілі. Сол себептен кристалдардың беттік қабаты ауыр жағдайда кернеулі күйде болады және сұйықтың беттік керілу энергиясына ұқсас қандай да бір беттік энергияға ие. Кез келген жүйе секілді кристаллдың минимальді энергияға тырысуы кристалл бетінің минимальді болуына әкеледі. Сондықтан да кристалдардың пішіні жиі дөңес көпжақты болып келеді.
Дегенмен, беттік ақаулар кристалдардың ішінде де кездеседі. Ол мынаған байланысты: нақты кристалдардың көпшілігі біруақытта бірнеше кристалдану центрлерінен қалыптасады, сондықтан олар кристаллды торға ұқсас түйіршіктерден тұрады. Осы түйіршіктердің бөліну шекараларында атомдардың периодты орналасуы бұзылады. Мұндай шекаралар азбұрышты деп аталады.
Шекаралардың басқа да түрлері кездеседі – поликристалды материалдардағы кристалдық түйіршіктер арасындағы шекара. Бұл жағдайда кристалдық тордың көрші түйіршіктерінің кері орналасулары еркін болады.
Кристалдық торы бұзылған кристалдардың түйіршіктерінің шекаралары әдетте ауыр кернеулік күйде болады. Сондықтан сыртқы, қосымша механикалық күштердің әсерінен кристалдың бөлінуі кристалдың түйіршіктерінің шекарасына жақын жерде жиі болады.
Түйіршіктердің шекаралары арқылы атомдардың диффузиясы (түйіршікаралық диффузия деп аталатын) тезірек болады және кристалдың атомдарымен қажет емес химиялық реакция туғызуға икемді, газ атомдары да жиі өтеді. Осының кесірінен кристалдық заттардан жасалған бұйымдардың коррозиялық мықтылығы нашарлайды. Осы реакциялардың өнімдері (мысалы оксидтер, нитридтар және т.б.) кристалдық тордың түйіршіктерінің маңын қосымша тегістеу болады, сәйкесінше кристаллдың түйіршік бойынша бөлінуінің ықтималдығын және жалпы нәзіктігін арттырады.
Беттік ақаулардың жоғарыда көрсетілгендей, кристалдың механикалық және коррозиялық қасиеттеріне тигізетін кері әсерлерін азайтудың бірнеше тәсілдері бар.
Біріншісі, ең кең таралған тәсіл – бұл кристалдың шамамен балқу температурасынан 2 есе аз температурадағы шыдамдылығы. Мұндай шыдамдылық процессінде атомдар көшеді және түйір шекарасы маңындағы кернеулік төмендейді, сол себептен шекара бойындағы диффузияның болуы біршама күрделенеді және кристалдың коррозиялық тұрақтылығы жақсарады.
Екіншісі, аз таралған, әрі қымбат тұратын тәсіл – көрші түйірлерідің орналасу бұрыштары аз монокристалды материалдарды пайдалану. Оларды жиі газ трубиналарының күректерін өндіру кезінде қолданады. Түйіраралық диффузия минимумге келтірілген монокристалды күрекшелер жоғары температураларда поликристалды материалдардан жасалған дәл сондай күрекшелерден қарағанда көбірек қызмет етеді.
Көлемдік ақаулар. Көлемдік ақауларға басқа фазалардың жарықтарының микро қосылуы жатады. Ақаулардың соңғы екі түрі материал үшін қажетсіз, өйткені оның барлық делік физикалық қасиетін бұрмалайды, онымен қоса бұйымның мықтылығы мен созылмалығын төмендетеді.
Басқа фазалардың микроқосылуларын материалдың беріктігін жақсарту үшін кең қолданады. Осы жағдайда негізгі және жеңілдеткіш фазаларынан тұратын, темір бетонды құрылымға ұқсас, арнайы құрылымды құрады. Егер екі фазаның кристалдық торлары қандай да бір жазықтық бойында бір-бірімен жақсы беттессе, онда жақсы нәтижеге ие боламыз. Мыс пен алюминий және литий мен алюминий қоспалары мысал бола алады.
Материалда көлемді ақаулар ретінде қарастыруға болатын және оның физикалық қасиетін түп тамырымен өзгертетін басқа фазаның белгіленуі физикалық қасиеттері берілген жаңа материалдарды құру кезінде кең қолданады.