2. Ізотропія та анізотропія

Ізотропія – незалежність фізичних (механічних, електричних, оптичних) властивостей речовини від напряму у кристалі. Пов’язана з хаотичним розміщенням монокристалів у кристалі.

Анізотропія – залежність фізичних властивостей речовини від напряму в кристалі.

Наприклад, кристал слюди розшаровується легко тільки в одному напрямі, графіт у різних напрямах має різну крихкість тощо.

3. Механічні властивості.

Деформація – це зміна форми або об’єму тіла внаслідок дії на нього зовнішніх факторів.

Пружність – властивості деформованих твердих тіл набувати початкових розмірів і форми після припинення дії зовнішніх сил.

Пластичність – властивість тіл зберігати деформацію після припинення дії зовнішніх сил.

Крихкість – властивість тіл руйнуватися під дією зовнішніх сил раніше за виникнення пластичних деформацій.

Міцність – здатність тіла протидіяти руйнуванню і залишковим деформаціям.

Твердість – властивість одного тіла залишати подряпини на поверхні іншого.

2. Класифікація твердих тіл і їх властивості

При певних умовах кристали можуть переходити в аморфний стан (наприклад, при швидкому охолодженні деяких металів), а аморфні речовини – у кристалічний (наприклад, кварц, скло, цукор при повільному охолодженні).

Візуальне розрізнення кристалічних і аморфних ті: на зламі:

аморфні тіла утворюють поверхню неправильної форми;

кристали мають плоскі грані або ступінчасту поверхню.

Застосування кристалів: радіотехніка, оптика, медицина, електроніка.

Наприклад:

Кристали рубіну використовують у квантових генераторах мікрохвильового діапазону – мазерах і оптичного діапазону – лазерах.

За допомогою кристалів сегнетової солі добувають ультразвукові коливання.

Майже всі напівпровідникові прилади є кристалами із спеціально введеними домішками, що надають їм певних властивостей.

Молекулярна електроніка, яка ґрунтується на створенні в монокристалі ділянок з різними властивостями під час його вирощування, поєднання яких дає багато вузлів електронних схем і навіть цілі схеми.

3. Рідкі кристали – особливий стан органічних речовин (> 3000). Рідкі кристали зберігають далекий порядок у розміщенні частинок, але тільки в одному напрямі, в двох інших – є тільки близький порядок („ниткоподібна структура”). Тому вони, подібно до аморфних тіл, мають подвійну природу:

проявляють текучість, як рідини;

мають ряд властивостей твердого тіла (що пов’язано з особливостями форми і зв’язку структурних частинок).

Структура рідких кристалів

Рис. 27

Представники: багато речовин біологічного походження (мозок людини, ДНК), мило.

Кожен з рідких кристалів існує у певному інтервалі температур. При нижчих температурах вони переходять у кристалічний стан, при вищих – у рідину.

Властивості багатьох рідких кристалів різко змінюються при порівняно незначній зміні зовнішніх умов (температури, тиску, електричного і магнітного полів тощо). Це і визначає їх застосування:

цифрова індикація;

перетворення інфрачервоного зображення на видиме;

одержання плоских екранів моніторів;

термоіндикація;

біологія та медицина.

Полімери – це сполуки з високоюмолярною масою, молекули яких складаються з великої кількості ланцюжків одного або кількох типів, що регулярно або нерегулярно повторюються.

До полімерів належать численні природні сполуки (н.п. білки та нуклеїнові кислоти, багато штучних сполук – теткстильні та шкіряні вироби, посуд, клей, лаки, прикраси та ін.). На основі полімерів виробляють гуми, пластмаси, волокна, плівки тощо.

Штучні полімери – приклад речовин з наперед заданими властивостями.

Особливості будови полімерів:

Застосування полімерів – будівництво, техніка, побут, медицина, цифрова техніка – напівпровідники; гуми; волокна; полімерні пружини; поліуретанові шини; органічне скло; капронові канати; тепло- та електроізолятори; фторопластові підшипники тощо.

3. Кристалічна решітка – фізична модель монокристала, за допомогою якої зображують впорядковане розміщення його структурних частинок.

Точки, що визначають положення рівноваги частинок, біля яких вони коливаються, називають вузлами кристалічної решітки. Якщо їх подумки сполучити прямими лініями, то вийде свого роду „скелет” кристала.

У кристалічній решітці можна виявити найменше утворення, багаторазовим повторенням якого можна одержати монокристал, – елементарну комірку.

Основні типи комірок: