Місце для заповнення

Для відтворення кольорів застосовують суміші рідких кристалів з барвниками. Рідкі кристали застосовують у модуляторах відтворення інформації – калькуляторах, ручних годинниках, вимірювальних приладах автомобілів.

Викорис­тання рідких кристалів

у кольорових індикаторах та інших пристроях

у модуляторах відтворення інформації

при виготовленні медичних термометрів, датчиків температур

Місце для заповнення

У кристалах ІІІ класу структура найскладніша: молекули розташовуються по просторовій спіралі. Довгі молекули утворюють паралельні шари, а у кожному шарі є структура рідкого кристала 1 класу.

У кристалах ІІ класу молекули утворюють паралельні шари, які легко зміщуються один відносно іншого.

У кристалах І класу молекули розташовані у вигляді ланцюжків. Напрямок переважаючої орієнтації молекул є оптичною віссю рідкого кристала.

молекули утворюють паралельні шари

Смектичні

II клас

молекули, що розташовуються по просторовій спіралі

молекули, що розташовані у вигляді ланцюжків

за структурою

Холестеричні

III клас

Нематичні

I клас

Рідкі кристали – це рідини з упорядкованою молекулярною структурою. Завдяки цій упорядкованості молекул рідкі кристали займають проміжне положення між кристалами і звичайними рідинами з безладним розташуванням молекул.

Місце для заповнення

dm = –D дс/дх d S d r.

Знак "–" визначає, що дифузія відбувається у напрямку, зворотному щодо вектора градієнта концентрації, тобто від зони з більшою концентрацією до зони з меншою концентрацією частинки, що дифундує.

Основні закони дифузії були встановлені А. Фіком, вони є справедливими для всіх фаз (газоподібна, рідка і тверда). Сутність першого закону Фіка полягає в тому, що при постійній температурі маса дифундуючої речовини dm в одиницю часу через одиницю поверхні dS пропорційна градієнту концентрації дс/дх і коефіцієнту дифузії D (cм²/с)

Дифузія – перенесення різнорідних атомів, яке супроводжується зміною концентрації компонентів в окремих зонах сплаву. Існує кілька механізмів опису процесів дифузії або самодифузії (обмінний, циклічний, міжвузловий, вакансій ний.

це перехід атома металу із гратки до сусідньої гратки під впливом теплового збудження.

С

А

М

О

Д

И

Ф

У

З

І

Я

Місце для заповнення

Іонний зв’язок. Іонний зв’язок проявляється у випадку так званих іонних кристалів, що складаються із елементів різної валентності.

Металевий тип зв’язку. Такий зв'язок властивий кристалам, що утворюють атоми елементів І–ІІІ груп таблиці Менделєєва.

Енергія металічного зв’язку дещо менша, ніж енергія ковалентного зв^’язку

Ковалентний зв’язок. У ковалентних кристалах переважає ковалентний (хімічний) тип зв’язку. Такі кристали утворюють елементи ІV–VІ груп періодичної системи елементів Менделєєва, в яких переважають неметалічні властивості і які мають великий потенціал іонізації. Ковалентні кристали утворюють атоми водню, кремнію, германію, сурми, вісмуту та ін.

Міжмолекулярний, або зв’язок Ван-дер-Вааль­са здійснюється між будь-якими нейтральними молекулами.

Дія сил Ван-дер-Вааль­са досить слабка, тому молекулярні сполуки мають, як правило, низьку температуру плавлення і випаровування.

Сили відштовхування виникають як наслідок взаємодії позитивно заряджених ядер сусідніх атомів при зближенні. Відомо чотири основних типів зв’язків: міжмолекулярні, ковалентні, металічні та іонні.

Сили притягання виникають завдяки взаємодії електронів з позитивно зарядженим ядром атома.

Місце для заповнення

4. Точкові дефекти (вакансії), тобто незайняті вузли кристалічної гратки, які виникають у процесі утворення кристала або у поверхневому шарі вже утвореного кристала.

3. Лінійні дефекти структури твердих тіл називають дис­ло­каціями.

Лінійні дефекти є пору­шеннями періодичності структури кристалів, і знижують механічні властивості матеріалів.

Крайову дислокацію можна уявити і як край "зайвої" півплощини у гратці.

1. Об’ємні дефекти мають значну протяжність в усіх напрямках. Прикладами таких дефектів є усадочні, газові раковини, тріщини, що утворилися на різних етапах технологічного процесу виробництва злитків, виливків або при подальшій обробці цих напівфабрикатів.

2. Поверхневі дефекти. До них належать великокутові і мало­кутові межі між зернами, субзернами або блоками; дефекти упаковки, межі двійників. Поверхневі дефекти впливають на механічні й фізичні властивості матеріалів. Чим менше зерно, тим вища межа текучості, в’язкості, менша небезпека крихкого руйнування. Уздовж меж зерен і субзерен відбувається швидкий процес дифузії.

Місце для заповнення

Точкові

Вакансії, дислоковані атоми

Лінійні

Поверхневі

Границя зерен, мікротріщини

Дислокації:

крайова та гвинтова

Об’ємні

Тріщини, раковини

Дефекти кристалів

Усім кристалічним речовинам (матеріалам) властиві порушення точної просторової впорядкованості (періодичності) кристалічної гратки, властивої ідеальному кристалу. У структурі твердих тіл існують точкові та лінійні дефекти, а також дефекти, що утворюють поверхні поділу.

Реальні кристали не мають досконалої структури, і характеризуються рядом зрушень ідеальної просторової гратки, які називаються дефектами кристалів.

Місце для заповнення

а

в

c

Z

Y

β

γ

α

X

1. Кубічна: α = β = γ = 90˚, а = в = с

2. Гексагональна: α = γ, β = 120˚, а = с ≠ в

3. Тетрагональна: α = β = γ = 90˚, а = с ≠ в

4. Моноклинна: α = β = 90˚, γ ≠90˚, а ≠ в ≠ с

5. Ромбічна: α = β = γ = 90˚, а ≠ в ≠ с

6. Триклинна: α ≠ 90˚, β ≠ 90˚, γ ≠ 90˚,

а ≠ в ≠ с

7. Тригональна: α = β = γ ≠ 90˚, а = в = с

Плазма – це особливий стан речовини, яка утворюється з іонізованих атомів і електронів у таких співвідношеннях, за яких загальний заряд дорівнює нулю. Плазма характеризується значною електропровідністю, тобто електрони та іони можуть рухатись під впливом електричного поля.

Координаційне число визначає, яка кількість атомів знахо­диться на найбільш близькій і рівній відстані від будь-якого вибраного атома гратки.

Кристалічна гратка – уявна просторова сітка, у вузлах якої розташовані частинки, які утворюють кристали. Основними характеристиками кристалічної гратки є період і координаційне число.

Період гратки - відстань між центрами двох сусід­ніх частинок в елементарній гратці.

Кристалічна гратка – уявна просторова сітка, у вузлах якої розташовані частинки, які утворюють кристали. Основними характеристиками кристалічної гратки є період і координаційне число.

Період гратки - відстань між центрами двох сусід­ніх частинок в елементарній гратці.

Місце для заповнення

В аморфному стані тверді тіла характеризуються ізотропією (незалежністю від напрямку) багатьох властивостей, а також відсутністю чітко вираженої точки плавлення.

Структура речовини, яка характеризується закономірною повторюваністю розташування частинок речовини (атомів, іонів або молекул) - кристалічна гратка – зумовлює геометрично правильну форму і анізотропію ряду властивостей (механічних, оптичних, електричних та ін.) індивідуальних кристалів (монокристалів). Але кристалічні тіла здебільшого є полікристалами.

Розрізняють кубічну (правильну), тетра­гональну (призма, піраміда), гексагональну (шестикутну) та інші кристалічні системи, які характеризуються співвідношенням довжин ребер плоских граней і кутами між гранями. У найпростішій кристалічній системі – кубічній – довжина ребер (осей) однакова, а кут між осями (ребрами) становить 90°.

Аморфний стан речовин нестійкий у термодинамічному відношенні, тому аморфні речовини зустрічаються рідше. До них належать: силікатне скло, ряд смол (природних і штучних).

Кристалічний стан тіл найбільш стійкий. При цьому частинки речовин упаковані (укладені) найбільш щільно. Перехід з аморфного стану в кристалічний завжди супроводжується підвищенням щільності речовини.

Місце для заповнення

Монокристали складаються з атомів, іонів або молекул, що займають у просторі певне положення у вузлах кристалічної гратки. Основною характеристикою кристалічних тіл є їх анізотропія. Анізо­тропія полягає в тому, що однорідне тіло у різних напрямках має різні властивості.

Аморфні тіла при нагріванні розм’якшуються у великому температурному інтервалі, стають в’язкими, а потім переходять у рідкий стан. При охолодженні процес відбувається у зворотному напрямку. В аморфних тілах розташування атомів подібне до розташування атомів у рідинах. На відміну від кристалів в аморфних тілах немає фіксованої точки плавлення.

Полікристали складаються з багатьох кристалів (моно­крис­талів), що мають різну орієнтацію.

аморфними

кристалічними (монокристалічними, полікристалічними)

За своєю структурою тверді матеріали можуть бути

Місце для заповнення

Твердий стан. Характеризується стійкістю форми та об’єму. Частинки твердих тіл, завдяки сильній взаємодії, утворюють правильну впорядковану структуру, що відповідає мінімуму вільної енергії, а отже, більш стійкій рівновазі. Чим більша вільна енергія системи, тим менш стійкою вона буде. При переході від рідкого стану до твердого утворюється кристалічна гратка, виникають кристали. Такий процес називається кристалізацією.

Рідкий стан є проміжним між кристалічним і газоподібним. Молекули рідини мають значно менші відстані між собою, ніж молекули газів і утворюють нестабільні комплекси.

Гази характеризуються тим, що можуть займати будь-який об’єм

Фаза – це однорідні складові системи, які мають однаковий агрегатний стан і відокремлюються від інших складових поверхнями розділу.

Пориста структура. Структура багатьох матеріалів пронизана порами, тобто проміжками між структурними елементами, що порушують однорідність матеріалу. Пори мають різноманітні розміри і форму (комірки, капіляри та ін.).

Тонка (внутрішня) структура характеризується сполученням між собою атомів, іонів або молекул, а також більших структурних елементів, які неможливо спостерігати за допомогою оптичних мікроскопів. Останні дозволяють розрізняти не менше 300 нм, що відповідає довжині хвиль видимої частини світлового спектра.

Мікроструктура – це сполучення структурних елементів, які можна побачити за допомогою оптичного мікроскопа (зі збільшенням у десятки і сотні разів). При вивченні будови кристалів, тобто розташуванні атомів у кристалічній гратці, застосовують рентгено­структурні та металографічні методи.

Макроструктура – це сполучення відносно великих структур­них елементів (ниток, пучків волокон, шарів та ін.) матеріалу, видимих неозброєним оком або через лупу (зі збільшенням приблизно в 10–30 разів).

Пориста структура

Тонка структура

Мікроструктура

Макроструктура

Структура твердих тіл

До другої групи належать методи, за допомогою яких безпосередньо визначають властивості матеріалів за тих чи інших умов експлуатації, насамперед механічні, а також фізичні та хімічні.

Оптична мікроскопія

Кристалічна

гратка

Електронна мікроскопія

Субатомна

Рентгенострук­турний аналіз

Зерниста структура

Неозброєне око

Мікроструктура

Макроструктура

Структура матеріалів

До першої групи належать методи, за допомогою яких визначають будову матеріалів, перетворення і зміни, що в них відбуваються. Серед них розрізняють:

• методи структурні, використання яких дозволяє безпосередньо вивчати або визначати будову та структуру матеріалу;

• методи, що ґрунтуються на наявності зв’язку між будовою та властивостями матеріалу.

Ці методи дозволяють побічно, але досить надійно судити про перетворення, що відбуваються, наприклад, у металах при їх обробці, та впливають на їх структуру.

Методи вивчення будови та структури матеріалів поділяють на дві групи

1- методи дослідження будови та структури матеріалів

2 – методи дослідження властивостей матеріалів.

розміщення молекул у просторі, їх поєднання в більш крупні структурні елементи.

Під структурою матеріалів розуміють

- контрольні запитання для перевірки та обговорення

Місце для заповнення

_______________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________

Методи вивчення будови та структури матеріалів поділяють на дві групи:

1- методи дослідження будови та структури матеріалів;

2 – методи дослідження властивостей матеріалів.

До першої групи належать методи, за допомогою яких визначають будову матеріалів, перетворення і зміни, що в них відбуваються. Серед них розрізняють:

• методи структурні, використання яких дозволяє безпосередньо вивчати або визначати будову та структуру матеріалу;

• методи, що ґрунтуються на наявності зв’язку між будовою та властивостями матеріалу.

До другої групи належать методи, за допомогою яких безпосередньо визначають властивості матеріалів за тих чи інших умов експлуатації, насамперед механічні, а також фізичні та хімічні.

Місце для заповнення

____________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Місце для заповнення

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________