Ko je otkrio amorfna tijela. Amorfna i kristalna stanja materije

Za razliku od kristalnih čvrstih materija, ne postoji strogi red u rasporedu čestica u amorfnom telu.

Iako amorfna čvrsta tela mogu zadržati svoj oblik, nemaju kristalnu rešetku. Određena pravilnost je uočena samo za molekule i atome koji se nalaze u susjedstvu. Ova naredba se zove poredak kratkog dometa . Ne ponavlja se u svim smjerovima i ne opstaje na velikim udaljenostima, kao u kristalna tela.

Primjeri amorfnih tijela su staklo, ćilibar, umjetne smole, vosak, parafin, plastelin itd.

Osobine amorfnih tijela

Atomi u amorfnim tijelima osciliraju oko tačaka koje su nasumično locirane. Stoga struktura ovih tijela podsjeća na strukturu tekućina. Ali čestice u njima su manje pokretne. Vrijeme njihovog osciliranja oko ravnotežnog položaja je duže nego u tekućinama. Skokovi atoma na drugu poziciju također se dešavaju mnogo rjeđe.

Kako se kristalne čvrste materije ponašaju kada se zagreju? Počinju da se tope na određenom tačka topljenja. I neko vrijeme su istovremeno u čvrstom i tekućem stanju, dok se sva tvar ne otopi.

Amorfna tijela nemaju određenu tačku topljenja. . Kada se zagreju, ne tope se, već postepeno omekšaju.

Stavite komad plastelina blizu uređaja za grijanje. Nakon nekog vremena postat će mekana. To se ne dešava odmah, već u određenom vremenskom periodu.

Budući da su svojstva amorfnih tijela slična osobinama tekućina, smatraju se prehlađenim tekućinama s vrlo visokim viskozitetom (učvrste tekućine). U normalnim uslovima ne mogu da teče. Ali kada se zagriju, skokovi atoma u njima se češće javljaju, viskoznost se smanjuje, a amorfna tijela postupno omekšaju. Što je temperatura viša, to je niži viskozitet i postepeno amorfno tijelo postaje tečno.

Obično staklo je čvrsto amorfno tijelo. Dobija se topljenjem silicijum oksida, sode i vapna. Zagrijavanjem smjese na 1400 o C, dobije se tečna staklasta masa. Kada se ohladi, tečno staklo se ne stvrdnjava, kao kristalna tijela, već ostaje tekućina, čiji se viskozitet povećava, a fluidnost smanjuje. U normalnim uslovima nam se čini kao čvrsto telo. Ali u stvari je to tečnost koja ima ogroman viskozitet i fluidnost, tako malu da se teško može razlikovati od najosetljivijih instrumenata.

Amorfno stanje materije je nestabilno. Vremenom, iz amorfnog stanja, postepeno prelazi u kristalno. Ovaj proces u različitim supstancama odvija se različitom brzinom. Vidimo kako kristali šećera prekrivaju šećerne bombone. Ovo ne oduzima puno vremena.

A da bi se kristali formirali u običnom staklu, mora proći dosta vremena. Tokom kristalizacije staklo gubi snagu, prozirnost, postaje mutno i postaje krto.

Izotropija amorfnih tijela

U kristalnim čvrstim materijama fizička svojstva razlikuju u različitim pravcima. A u amorfnim tijelima oni su isti u svim smjerovima. Ovaj fenomen se zove izotropija .

Amorfno tijelo podjednako provodi elektricitet i toplinu u svim smjerovima i jednako lomi svjetlost. Zvuk se također širi jednako u amorfnim tijelima u svim smjerovima.

Svojstva amorfnih supstanci se koriste u moderne tehnologije. Od posebnog interesa su legure metala koje nemaju kristalnu strukturu i amorfne su čvrste materije. Oni se nazivaju metalne čaše . Njihova fizička, mehanička, električna i druga svojstva se bolje razlikuju od sličnih svojstava konvencionalnih metala.

Dakle, u medicini se koriste amorfne legure čija je čvrstoća veća od titanijuma. Koriste se za izradu vijaka ili ploča koje spajaju slomljene kosti. Za razliku od titanijumskih zatvarača, ovaj materijal se postupno raspada i vremenom ga zamjenjuje koštani materijal.

Legure visoke čvrstoće koriste se u proizvodnji alata za rezanje metala, okova, opruga i dijelova mehanizama.

U Japanu je razvijena amorfna legura visoke magnetne permeabilnosti. Upotrebom u jezgri transformatora umjesto teksturiranih transformatorskih čeličnih limova, gubici vrtložne struje mogu se smanjiti za faktor 20.

Amorfni metali imaju jedinstvena svojstva. Nazivaju se materijalom budućnosti.

Za razliku od kristalnih čvrstih materija, ne postoji strogi red u rasporedu čestica u amorfnom telu.

Iako amorfne čvrste tvari mogu zadržati svoj oblik, one nemaju kristalnu rešetku. Određena pravilnost je uočena samo za molekule i atome koji se nalaze u susjedstvu. Ova naredba se zove poredak kratkog dometa . Ne ponavlja se u svim smjerovima i ne čuva se na velikim udaljenostima, kao u kristalnim tijelima.

Primjeri amorfnih tijela su staklo, ćilibar, umjetne smole, vosak, parafin, plastelin itd.

Osobine amorfnih tijela

Amorfna tijela nemaju određenu tačku topljenja. . Kada se zagreju, ne tope se, već postepeno omekšaju.

Stavite komad plastelina blizu uređaja za grijanje. Nakon nekog vremena postat će mekana. To se ne dešava odmah, već u određenom vremenskom periodu.

A da bi se kristali formirali u običnom staklu, mora proći dosta vremena. Tokom kristalizacije staklo gubi snagu, prozirnost, postaje mutno i postaje krto.

Izotropija amorfnih tijela

U kristalnim čvrstim tvarima, fizička svojstva se razlikuju u različitim smjerovima. A u amorfnim tijelima oni su isti u svim smjerovima. Ovaj fenomen se zove izotropija .

Amorfno tijelo podjednako provodi elektricitet i toplinu u svim smjerovima i jednako lomi svjetlost. Zvuk se također širi jednako u amorfnim tijelima u svim smjerovima.

Svojstva amorfnih supstanci koriste se u modernim tehnologijama. Od posebnog interesa su legure metala koje nemaju kristalnu strukturu i amorfne su čvrste materije. Oni se nazivaju metalne čaše . Njihova fizička, mehanička, električna i druga svojstva se bolje razlikuju od sličnih svojstava konvencionalnih metala.

Legure visoke čvrstoće koriste se u proizvodnji alata za rezanje metala, okova, opruga i dijelova mehanizama.

Amorfni metali imaju jedinstvena svojstva. Nazivaju se materijalom budućnosti.

2009

amorfna tela.

Hajde da napravimo eksperiment. Trebat će nam komad plastelina, stearinska svijeća i električni kamin. Stavite plastelin i svijeću na jednake udaljenosti od kamina. Nakon nekog vremena dio stearina će se otopiti (postati tekućina), a dio će ostati u obliku čvrstog komada. Plastelin za isto vrijeme samo će malo omekšati. Nakon nekog vremena sav stearin će se otopiti, a plastelin će se postupno "ispraviti" preko površine stola, sve više i više omekšavajući.

Dakle, postoje tijela koja, kada se tope, ne omekšaju, već se iz čvrstog stanja odmah pretvaraju u tekućinu. Prilikom topljenja takvih tijela uvijek je moguće odvojiti tekućinu od još neotopljenog (čvrstog) dijela tijela. Ova tijela jesu kristalno. Postoje i čvrste materije, koje zagrevanjem postepeno omekšaju, postaju sve tečnije. Za takva tijela je nemoguće odrediti temperaturu na kojoj se pretvaraju u tekućinu (topi se). Ova tijela se zovu amorfan.

Hajde da uradimo sledeći eksperiment. Stavimo komad smole ili voska u stakleni lijevak i ostavimo ga u toploj prostoriji. Nakon otprilike mjesec dana, ispostavit će se da je vosak poprimio oblik lijevka i da je čak počeo da teče iz njega u obliku "mlaznice" (slika 1). Za razliku od kristala, koji zadržavaju svoj oblik gotovo zauvijek, amorfna tijela, čak i kada nisu visoke temperature imaju fluidnost. Stoga se mogu smatrati vrlo gustim i viskoznim tekućinama.

Struktura amorfnih tijela. Istraživanje pomoću elektronskog mikroskopa, kao i korištenjem x-zrake ukazuju da u amorfnim tijelima ne postoji strogi red u rasporedu njihovih čestica. Pogledajte, slika 2 prikazuje raspored čestica u kristalnom kvarcu, a desno - u amorfnom kvarcu. Ove supstance se sastoje od istih čestica - molekula silicijum oksida SiO 2.

Kristalno stanje kvarca se postiže ako se rastopljeni kvarc polako hladi. Ako je hlađenje taline brzo, tada molekuli neće imati vremena da se "poređaju" u uredne redove i dobiće se amorfni kvarc.

Čestice amorfnih tijela vibriraju kontinuirano i nasumično. Veća je vjerovatnoća da će skakati s mjesta na mjesto od čestica kristala. To je olakšano činjenicom da čestice amorfnih tijela nisu jednako guste: između njih postoje praznine.

Kristalizacija amorfnih tijela. Vremenom (nekoliko meseci, godina) amorfne supstance se spontano transformišu u kristalno stanje. Na primjer, šećerna bombona ili svježi med ostavljeni na toplom mjestu postaju neprozirni nakon nekoliko mjeseci. Kažu da su med i bomboni "kandirani". Lomeći lizalicu ili žličicom grabimo med, zaista vidimo nastale kristale šećera.

Spontana kristalizacija amorfnih tijela ukazuje da je kristalno stanje materije stabilnije od amorfnog. Intermolekularna teorija to objašnjava na ovaj način. Intermolekularne sile privlačenja i odbijanja uzrokuju da čestice amorfnog tijela skaču pretežno tamo gdje postoje praznine. Kao rezultat, dolazi do uređenijeg rasporeda čestica nego prije, odnosno formira se polikristal.

Topljenje amorfnih tijela.

Kako temperatura raste, energija oscilatorno kretanje atomi u čvrsto telo raste i, konačno, dolazi trenutak kada veze između atoma počinju da se kidaju. U tom slučaju, čvrsto tijelo prelazi u tečno stanje. Takav prelaz se zove topljenje. Pri fiksnom pritisku, topljenje se odvija na strogo određenoj temperaturi.

Količina topline potrebna za pretvaranje jedinice mase tvari u tekućinu na tački naziva se specifična toplina fuzije λ .

Za topljenje supstance m potrebna količina toplote je:

Q = λ m .

Proces topljenja amorfnih tijela razlikuje se od topljenja kristalnih tijela. Kako temperatura raste, amorfna tijela postepeno omekšaju, postaju viskozna, sve dok se ne pretvore u tekućinu. Amorfna tijela, za razliku od kristala, nemaju određenu tačku topljenja. Temperatura amorfnih tijela u ovom slučaju se kontinuirano mijenja. To je zato što se u amorfnim čvrstim materijama, kao iu tečnostima, molekule mogu kretati jedna u odnosu na drugu. Kada se zagriju, njihova brzina se povećava, udaljenost između njih se povećava. Kao rezultat, tijelo postaje sve mekše i mekše dok se ne pretvori u tekućinu. Tokom skrućivanja amorfnih tijela, njihova temperatura također kontinuirano opada.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http:// www. sve najbolje. en/

Amorfni materijali: njihova svojstva, primjena u savremenoj tehnologiji, načini dobivanja

Završeno:

student grupe 206 HFMM

Dorozhkin A.P.

Provjereno:

Šef odjeljenja

fizička hemija

Tomilin O.B.

Uvod

Dugo se činilo da je najzanimljivija stvar u fizici proučavanje mikrokosmosa i mikrokosmosa. Tamo su pokušali pronaći odgovore na najvažnija, fundamentalna pitanja koja objašnjavaju strukturu okolnog svijeta. A sada se pojavio treći front istraživanja - proučavanje čvrstih materija.

Zašto je toliko važno proučavati čvrste materije?

Ogromnu ulogu, naravno, igra praktična aktivnost čovjeka. Čvrsta tijela su metali i dielektrici, bez kojih je elektrotehnika nezamisliva, to su poluvodiči koji su u osnovi moderne elektronike, magneti, supravodnici, konstrukcijski materijali. Jednom riječju, to se može tvrditi naučni i tehnički napredak uglavnom zasnovan na upotrebi čvrstih materija.

Ali u njihovom proučavanju nije važna samo praktična strana stvari. Sama unutrašnja logika razvoja nauke – fizika čvrstog stanja – dovela je do shvatanja važnosti kolektivnih svojstava velikih sistema.

Čvrsto tijelo se sastoji od milijardi čestica koje međusobno djeluju. To uzrokuje pojavu određenog reda u sistemu i posebnih svojstava cjelokupnog broja mikročestica. Dakle, kolektivna svojstva elektrona određuju električnu provodljivost čvrstih tela, a sposobnost tela da apsorbuje toplotu - toplotni kapacitet - zavisi od prirode kolektivnih vibracija atoma tokom toplotnog kretanja. Kolektivna svojstva objašnjavaju sve osnovne obrasce ponašanja čvrstih tijela.

Struktura čvrstih tijela je raznolika. Međutim, mogu se podijeliti u dvije velike klase: kristale i amorfna tijela.

1. opšte karakteristike amorfna tela

Nisu sve čvrste materije kristali. Postoji mnogo amorfnih tijela.

Amorfna tijela nemaju strogi red u rasporedu atoma. Samo najbliži atomi - susjedi su locirani nekim redoslijedom. Ali ne postoji stroga orijentacija u svim smjerovima istog elementa strukture, što je karakteristično za kristale u amorfnim tijelima.

Često ista supstanca može biti i u kristalnom i u amorfnom stanju. Na primjer, kvarc SiO2 može biti u kristalnom i amorfnom obliku (silicijum dioksid). Kristalni oblik kvarca može se shematski predstaviti kao rešetka pravilnih šesterokuta. Amorfna struktura kvarca također ima oblik rešetke, ali nepravilnog oblika. Uz šesterokute, sadrži peterokute i sedmerokute.

Godine 1959. engleski fizičar D. Bernal izveo je zanimljive eksperimente: uzeo je mnogo malih kuglica od plastelina iste veličine, uvaljao ih u prah krede i utisnuo u veliku grudu. Kao rezultat toga, kugle su se deformisale u poliedre. Pokazalo se da su u ovom slučaju formirane pretežno petougaone strane, a poliedri su imali u prosjeku 13,3 lica. Dakle, definitivno postoji neki red u amorfnim supstancama.

U amorfna tijela spadaju staklo, smola, kolofonij, šećerni bomboni itd. Za razliku od kristalnih tvari, amorfne tvari su izotropne, odnosno njihova mehanička, optička, električna i druga svojstva ne zavise od smjera. Amorfna tijela nemaju fiksnu tačku topljenja: topljenje se događa u određenom temperaturnom rasponu. Prijelaz amorfne tvari iz čvrstog u tekuće stanje nije praćen naglom promjenom svojstava. Fizički model amorfnog stanja još nije stvoren.

Amorfna tijela zauzimaju srednju poziciju između kristalnih čvrstih tijela i tekućina. Njihovi atomi ili molekuli raspoređeni su u relativnom redu. Razumijevanje strukture čvrstih tijela (kristalnih i amorfnih) omogućava vam stvaranje materijala sa željenim svojstvima.

Pod vanjskim utjecajima, amorfna tijela pokazuju kako elastična svojstva, poput čvrstih tijela, tako i fluidnost, poput tekućina. Dakle, kod kratkotrajnih udara (udara), oni se ponašaju kao čvrsta tijela i pri snažnom udaru se raspadaju u komade. Ali uz vrlo dugu ekspoziciju, amorfna tijela teku. Pratimo komad smole koji leži na glatkoj površini. Postupno se smola širi po njoj, a što je temperatura smole viša, to se brže dešava.

Amorfna tijela na niskim temperaturama po svojim svojstvima podsjećaju na čvrsta tijela. Gotovo da nemaju tečnost, ali kako temperatura raste, postepeno omekšaju i njihova svojstva se sve više približavaju svojstvima tečnosti. To je zato što kako temperatura raste, skokovi atoma s jednog položaja na drugi postepeno postaju sve češći. Amorfna tijela, za razliku od kristalnih, nemaju određenu temperaturu tijela.

Kada se tečna tvar ohladi, ona ne kristalizira uvijek. pod određenim uslovima može nastati neravnotežno čvrsto amorfno (staklasto) stanje. U staklastom stanju mogu biti jednostavne supstance (ugljenik, fosfor, arsen, sumpor, selen), oksidi (npr. bor, silicijum, fosfor), halogenidi, halkogenidi, mnogi organski polimeri. U tom stanju supstanca može biti stabilna tokom dužeg vremenskog perioda, na primer, neka vulkanska stakla su stara milionima godina. Fizički i Hemijska svojstva tvari u staklastom amorfnom stanju mogu se značajno razlikovati od svojstava kristalna supstanca. Na primjer, staklasti germanij dioksid je kemijski aktivniji od kristalnog. Razlike u svojstvima tečnog i čvrstog amorfnog stanja određene su prirodom toplotnog kretanja čestica: u amorfnom stanju čestice su sposobne samo za vibracije i rotacionim pokretima, ali se ne može kretati u debljini tvari.

Pod djelovanjem mehaničkih opterećenja ili pri promjeni temperature amorfna tijela mogu kristalizirati. Reaktivnost tvari u amorfnom stanju je mnogo veća nego u kristalnom stanju. glavna karakteristika amorfno (od grčkog "amorphos" - bezoblično) stanje materije - odsustvo atomske ili molekularne rešetke, odnosno trodimenzionalna periodičnost strukture karakteristične za kristalno stanje.

Postoje tvari koje u čvrstom obliku mogu biti samo u amorfnom stanju. Ovo se odnosi na polimere sa nepravilnim redosledom jedinica.

2. Amorfne legure metala

Amorfne metalne legure (metalna stakla) su metalne čvrste tvari u kojima ne postoji daljinski poredak u rasporedu atoma. To im daje brojne značajne razlike u odnosu na konvencionalne kristalne metale.

Amorfne legure je prvi put nabavio 1960. P. Duvez, ali su njihova opsežna istraživanja i industrijska upotreba započela deceniju kasnije, nakon što je 1968. izumljena metoda predenja. Trenutno je poznato nekoliko stotina sistema amorfizirajućih legura, struktura i svojstva metalnih stakala su dovoljno detaljno proučeni, a opseg njihove primjene u industriji se širi.

2.1 Metode za dobijanje amorfnih legura

Mogu se ostvariti ultra visoke stope hlađenja tečnog metala da bi se dobila amorfna struktura Različiti putevi. Ono što im je zajedničko je potreba da obezbede brzinu hlađenja od najmanje 106 stepeni/s. Poznate su metode za izbacivanje kapi na hladnu ploču, prskanje mlaza plinom ili tekućinom, centrifugiranje kapi ili mlaza, topljenje tankog filma metalne površine laserom uz brzo odvođenje topline od mase baze. metala, ultrabrzo hlađenje iz gasovitog medija itd. Upotreba ovih metoda omogućava dobijanje traka različitih širina i debljina, žice i praha.

Većina efikasne načine industrijska proizvodnja amorfne trake su hlađenje mlaza tekućeg metala na vanjskim (otvrdnjavanje na disku) ili unutrašnjim (centrifugalno otvrdnjavanje) površinama rotirajućih bubnjeva ili valjanje taline između hladnih valjaka od materijala visoke toplotne provodljivosti.

Fig.1. Metode za dobijanje tanke trake gašenjem iz taline: a) centrifugalno kaljenje; b) otvrdnjavanje na disku; c) valjanje taline; d) centrifugalno otvrdnjavanje; e) planetarno otvrdnjavanje

Na slici 1 prikazani su šematski dijagrami ovih metoda. Talina dobivena u indukcijskoj peći se istiskuje neutralnim plinom iz mlaznice i stvrdnjava se pri kontaktu s površinom rotirajućeg ohlađenog tijela (hladnjak). Razlika je u tome što se u metodama centrifugalnog kaljenja i kaljenja na disku rastopina hladi samo s jedne strane.

Glavni problem je postići dovoljan stepen čistoće vanjske površine koja ne dolazi u kontakt sa frižiderom. Metoda valjanja taline omogućava dobijanje dobra kvaliteta obje površine trake, što je posebno važno za amorfne trake koje se koriste za magnetne glave za snimanje. Svaka metoda ima svoja ograničenja u pogledu veličine traka, budući da postoje razlike u toku procesa očvršćavanja i u hardverskom dizajnu metoda. Ako je prilikom centrifugalnog stvrdnjavanja širina trake do 5 mm, tada se valjanjem dobijaju trake širine 10 mm ili više.

Metoda gašenja diska, koja zahtijeva jednostavniju opremu, omogućava variranje širine trake u širokom rasponu ovisno o veličini lončića za topljenje. Ova metoda omogućava vam proizvodnju i uskih traka širine 0,1-0,2 mm, i širokih - do 100 mm, a tačnost održavanja širine može biti ± 3 mikrona. Razvijaju se instalacije maksimalnog kapaciteta lončića do 50 kg.U svim instalacijama za kaljenje od tečno stanje metal se brzo stvrdne, šireći se u tankom sloju po površini rotirajućeg frižidera. Uz konstantan sastav legure, brzina hlađenja ovisi o debljini taline i karakteristikama hladnjaka. Debljina taline na hladnjaku određena je brzinom njegove rotacije i brzinom izlivanja taline, odnosno zavisi od prečnika mlaznice i pritiska gasa na talinu. Velika važnost ima ispravan izbor ugla dovoda taline na disk, što omogućava da se produži trajanje kontakta metala sa hladnjakom. Brzina hlađenja zavisi i od svojstava same taline: toplotne provodljivosti, toplotnog kapaciteta, viskoziteta, gustine.

Za dobivanje tanke amorfne žice koriste se različite metode izvlačenja vlakana iz taline.

Slika 2 Metode za proizvodnju tanke žice očvršćene iz taline: a) provlačenje taline kroz rashladno sredstvo (ekstruzija taline); b) izvlačenje konca iz rotirajućeg bubnja; c) rastezanje taline u staklenoj kapilari; 1 - rastopiti; 2 - rashladna tečnost; 3 - staklo; 4 - mlaznica; 5 - namotavanje žice

U prvoj metodi (slika 2, a), rastopljeni metal se uvlači u cijev kružnog presjeka kroz vodeni rastvor soli.

U drugom (slika 2, b) - mlaz rastopljenog metala pada u tečnost koja se drži centrifugalna sila na unutrašnjoj površini rotirajućeg bubnja: stvrdnuti navoj se zatim odmotava od rotirajuće tekućine. Poznata je metoda koja se sastoji u dobijanju amorfne žice najbržim mogućim rastezanjem taline u staklenoj kapilari (slika 2, c).

Ova metoda se još naziva i Taylorova metoda. Vlakno se dobija povlačenjem taline istovremeno sa staklenom cevi, dok je prečnik vlakna 2-5 mikrona. Glavna poteškoća ovdje je odvajanje vlakana od stakla koje ga prekriva, što prirodno ograničava sastav legura amorfiziranih ovom metodom.

2.2 Mehanička svojstva

Prva karakteristika mehaničkih svojstava amorfnih legura koju treba istaći je njihova vrlo visoka čvrstoća. Kao što je poznato, teorijska čvrstoća, odnosno napon potreban za prekid svih međuatomskih veza u ravni loma, je 1~10E? (E je Youngov modul). Čvrstoća pravih metala je dva ili tri reda veličine niža - samo se snaga brkova (brkova) približava teorijskoj.

Za amorfne legure tipične su i vrijednosti od 0,040,05Ey? ... blizu teorijske čvrstoće. To je zbog, prvo, nižih modula elastičnosti u odnosu na kristale, a drugo, zbog specifičnosti mehanizama deformacije i loma. Poissonov omjer amorfnih legura je obično blizu 0,4 - ovo je srednja vrijednost između kristalnih metala (0,3) i tekućine (0,5). Prilično neočekivano svojstvo amorfnih legura je njihova sposobnost plastičnog tečenja. U kristalima, kao što je poznato, plastično ponašanje je omogućeno kretanjem dislokacija. Ali u tijelu bez translatorne simetrije dolazi do dislokacija klasično shvatanje nemoguće, a očekivalo bi se da su amorfne supstance apsolutno krte. Neorganska stakla se ponašaju na ovaj način, međutim, u amorfnim metalima i dalje dolazi do plastične deformacije.

Sposobnost deformacije povezana je, kao i kod kristala, sa kolektiviziranim neusmjerenim karakterom metalna veza. U ovom slučaju moguće je ostvariti visoku čvrstoću svojstvenu amorfnim tijelima, pod uvjetom da se krti lom potiskuje pri naponima ispod granice popuštanja. Plastična deformacija amorfnih legura može biti homogena, kada je svaki element zapremine deformisan i uzorak doživi ujednačenu deformaciju, i nehomogena, kada je plastično strujanje lokalizovano u tankim posmičnim trakama.

Homogena deformacija se javlja pri visokim temperaturama (blizu temperaturi kristalizacije) i niskim naprezanjima (0,01 Gf<, где G -- модуль сдвига). При этом скорость деформации пропорциональна приложенному напряжению. Вязкость з по мере развития деформации непрерывно растёт, и с повышением температуры этот рост ускоряется по аррениусовскому закону. Степень пластической деформации при гомогенном течении практически неограничена, и при правильно подобранных условиях можно добиться эффекта сверхпластичности с деформацией в сотни процентов. По-видимому, гомогенная деформация происходит за счёт непрерывной релаксации структуры, хотя она может протекать и после предварительного отжига при более высокой температуре.

Kao rezultat toga, legure obično postaju oštro lomljive nakon homogene deformacije. Nehomogeno plastično strujanje nastaje pri niskim temperaturama i visokim naprezanjima (cr0,8TT<0,02Gф>). Malo je osjetljiv na brzinu opterećenja i praktički nije praćen deformacijskim otvrdnjavanjem. Za razliku od homogene deformacije, nehomogena deformacija uzrokuje smanjenje stepena uređenosti amorfne strukture. Prilikom nehomogene deformacije strujanje je koncentrirano u trakama smicanja, čiji broj određuje plastičnost legure. Plastičnost uvelike varira ovisno o obrascu opterećenja. Kod zatezanja je obično mala - do razaranja dolazi nakon deformacije od 1...2%, dok se kod valjanja mogu postići deformacije od 50...60%, a kod savijanja polumjer može biti uporediv sa debljinom traka (30 ...

Uništavanje amorfnih legura, kao i konvencionalnih kristalnih, može biti krto i duktilno. Krhki lom nastaje cijepanjem bez vanjskih tragova makroskopskog strujanja i duž ravnina okomitih na os zatezanja. Duktilni lom nastaje nakon ili istovremeno s plastičnom deformacijom. Razvija se duž ravnina gdje djeluju maksimalna tangencijalna naprezanja. Karakteristična karakteristika duktilnog loma amorfnih legura je prisustvo dvije zone na površini loma: gotovo glatka područja cijepanja i područja u kojima se uočava sistem isprepletenih "žila" - tragovi izlaza područja snažno lokaliziranog plastičnog toka sa debljinom od ~0,1 μm.

2.3 Fizička svojstva

Prije svega, treba se zadržati na magnetskim svojstvima amorfnih legura. U amorfnom stanju, uprkos nesređenom rasporedu atoma, može doći do uređenog rasporeda magnetnih momenata. Stoga su mnoge amorfne legure na bazi željeza, kobalta, nikla i nekih rijetkih zemnih metala feromagnetne. Njihovo ponašanje je kvalitativno slično ponašanju kristalnih feromagneta: u njima nastaju magnetni domeni, petlja histereze nastaje prilikom preokretanja magnetizacije, postoji Curiejeva tačka iznad koje spontana magnetizacija nestaje i tako dalje. U amorfnim legurama ne postoje prepreke za kretanje zidova domena tokom preokretanja magnetizacije, kao što su dislokacije ili granice zrna, ali lokalne nehomogenosti, magnetostrikcija zbog unutrašnjih naprezanja, itd., mogu djelovati kao barijere. Žarenje ispod temperature kristalizacije, koje dovodi do relaksacije amorfne strukture i smanjenja unutrašnjih naprezanja, obično smanjuje koercitivnu silu. Međutim, u nekim slučajevima, naprotiv, može dovesti do proširenja histerezne petlje zbog stabilizacije granica domena.

Električni otpor amorfnih legura je znatno veći od otpora kristalnih legura zbog odsustva dugog reda. Osim toga, njihov električni otpor malo varira s temperaturom. Postoje i amorfni superprovodnici.

2.4 Primjena amorfnih legura

1. Oko 80% industrijskih amorfnih legura proizvodi se zbog svojih magnetnih svojstava. Koriste se kao meki magnetni materijali koji kombinuju izotropna svojstva, visoku magnetnu permeabilnost, visoku indukciju zasićenja i nisku koercitivnu silu. Koriste se za proizvodnju magnetnih ekrana, magnetnih filtera i separatora, senzora, glava za snimanje itd. Jezgra transformatora izrađena od amorfnih legura karakteriziraju vrlo mali gubici remagnetizacije zbog uske histerezisne petlje, kao i veliki električni otpor i mala debljina, što smanjuje gubitke povezane s vrtložnim strujama.

Iako su amorfni materijali hemijski aktivniji od kristalnih, ako sadrže hrom i druge elemente koji doprinose stvaranju pasivizirajućeg filma, mogu imati izuzetno visoku otpornost na koroziju i koristiti u agresivnim sredinama; na primjer, legura Fe45Cr25Mo10P13C7 premašuje čak i tantal u izdržljivosti. Amorfne legure se također koriste kao legure visoke čvrstoće (na primjer, kao komponenta kompozitnih materijala, pa čak i korde za automobilske gume). Neke amorfne legure pokazuju invar i elinvar svojstva (to jest, imaju koeficijent toplinskog širenja blizu nule ili module elastičnosti koji su slabo ovisni o temperaturi) i mogu se koristiti u preciznim instrumentima. Konačno, amorfne legure se koriste za dobijanje nanokristalnih materijala. Upotrebu amorfnih legura ometaju kako tehnološka ograničenja (mala debljina dobijenih poluproizvoda, potpuna nezavarljivost) tako i niska stabilnost svojstava - njihova struktura i svojstva značajno se mijenjaju ne samo tijekom zagrijavanja, već i tokom rada u prostoriji. temperaturu.

U regiji Čeljabinsk postoji poduzeće koje proizvodi amorfne metalne legure u industrijskim razmjerima - ovo je OAO "Ashinsky Metalurgical Plant". Prvi rad na dobijanju amorfnih legura na njemu je započet 1984. godine, a radionica za proizvodnju amorfne trake (ESPT-1) izgrađena je 1989. godine.

Amorfna traka se proizvodi na jedinicama Ural-100 bacanjem ravnog mlaza tekućeg metala na površinu rotirajućeg hlađenog bubnja promjera oko 1000 mm i širine 200 mm (vidi sliku 1, a). Dobivena traka ima širinu od 3 do 80 mm i debljinu od 20 ... 30 mikrona. Proizvode se meke magnetne amorfne legure na bazi gvožđa 2NSR, 9KSR, 30KSR i kobalta 71KNSR, 86KGSR, 82K3HR, 84KHSR, kao i nanokristalna finometna legura 5BDSR. (Oznake elemenata u razredima legura su iste kao i za legirane čelike.) Legure se isporučuju potrošačima kako u obliku trake namotane u rolne, tako iu obliku gotovih proizvoda - magnetnih jezgara. Osim upletenih magnetnih kola, od amorfne trake mogu se napraviti magnetni ekrani, jezgra magnetnih senzora i transformatora, otporni elementi itd.

Traka se isporučuje bez termičke obrade, međutim, gotovi proizvodi od većine legura zahtijevaju obaveznu termomagnetnu obradu (rjeđe toplinsku obradu bez magnetnog polja) na 400…460 °C u trajanju od 10…60 min. Termomagnetna obrada legure 5BDSR, praćena nanokristalizacijom, izvodi se na 520...550 °C. Bez termičke obrade, samo legura 71KNSR se koristi za magnetne ekrane. Za svaku seriju trake kontroliše se ne samo hemijski sastav, već i čitav niz magnetnih karakteristika nakon termičke (termomagnetne) obrade.

Amorfni elinvari se koriste za proizvodnju seizmičkih senzora, manometarskih membrana, senzora brzine, ubrzanja i momenta; opruge satnog mehanizma, vage, brojčanici i drugi precizni opružni uređaji. U Njemačkoj je razvijena legura marke Vitrovac-0080 koja sadrži 78% nikla, bora i silicija. Legura ima vlačnu čvrstoću = 2000 MPa, Youngov modul 1,5 * 105 MPa, gustinu 8 g / cm3, električni otpor 0,9 Ohm * mm2 / m, granicu izdržljivosti na savijanje od oko 800 MPa na osnovu 107 ciklusa. Legura se preporučuje za proizvodnju opruga, membrana i kontakata.

Amorfni materijali se koriste za armiranje visokotlačnih cijevi, proizvodnju čelične korde za gume itd. U budućnosti je moguće koristiti amorfne legure za izradu zamašnjaka. Takvi zamašnjaci se mogu koristiti za skladištenje energije i pokrivanje vršnih opterećenja u elektranama, za poboljšanje performansi automobila itd.

AMS na bazi željeza koriste se kao materijali za jezgra visokofrekventnih transformatora različite namjene, prigušnice i magnetna pojačala. To je zbog niskih ukupnih gubitaka, koji su u najboljem AMS-u ove klase za red veličine manji nego u silikonskim elektro-čelicima.

Fe-Si-B legure sa visokom magnetskom zasićenošću predložene su da zamene konvencionalnu kristalnu leguru Fe-Si u jezgri transformatora, kao i legure Ni-Fe sa visokom magnetskom permeabilnosti. Odsustvo magnetokristalne anizotropije, u kombinaciji s prilično visokim električnim otporom, smanjuje gubitke vrtložnih struja, posebno na visokim frekvencijama. Gubitak u jezgri iz amorfne legure Fe81B13Si4C2 razvijene u Japanu je 0,06 W/kg, odnosno oko dvadeset puta manji od gubitka u zrnasto orijentiranim transformatorskim čeličnim limovima. Ušteda zbog smanjenja histerezisnih gubitaka energije pri upotrebi legure Fe83B15Si2 umjesto transformatorskih čelika iznosit će 300 miliona dolara godišnje samo u SAD. Ovo polje primjene metalnih naočara ima široku perspektivu.

Pored izuzetno velike početne magnetne permeabilnosti, posebno na visokim frekvencijama (10 kHz), kao i nulte magnetostrikcije, metalna stakla na bazi kobalta imaju visoku tvrdoću i dobre korozione karakteristike, pa se koriste kao materijali za magnetne glave za snimanje. Legura Fe5Co70Si10B15 razvijena u Japanu našla je visoke performanse i široku primjenu. Kaljenje u valjcima proizvodi traku debljine 50 µm i širine 15 mm sa odličnim kvalitetom na obje površine (hrapavost ± 3 µm). Zbog velike gustine magnetnog fluksa i visoke otpornosti na habanje, glave za snimanje napravljene od takve trake imaju bolje ukupne karakteristike od feritnih i permalloj glava. Ovi materijali se koriste u audio, video, kompjuterskoj i drugoj opremi za snimanje.

Trake od amorfnih legura kobalta koriste se u jezgrama malih visokofrekventnih transformatora za različite namjene, posebno za sekundarna napajanja i magnetna pojačala. Koriste se u detektorima curenja struje, telekomunikacionim sistemima i kao senzori (uključujući fluxgate tip), za magnetne ekrane i senzore osetljive na temperaturu, kao i visoko osetljive magnetne pretvarače. Visoka čvrstoća u kombinaciji sa otpornošću na koroziju omogućavaju upotrebu amorfnih legura za proizvodnju kablova koji rade u kontaktu s morskom vodom, kao i proizvoda čiji su radni uvjeti povezani s izlaganjem agresivnim medijima.

Kombinacija visoke čvrstoće, otpornosti na koroziju i otpornosti na habanje, kao i mekih magnetskih svojstava, omogućava i druge primjene. Na primjer, moguće je koristiti takva stakla kao induktore u uređajima za magnetno odvajanje. Proizvodi tkani od trake korišteni su kao magnetni ekrani. Prednost ovih materijala je što se mogu rezati i savijati u željene oblike bez ugrožavanja njihovih magnetnih karakteristika.

Budući da su stakla jako prehlađena tekućina, njihova kristalizacija pri zagrijavanju obično se odvija uz jaku nukleaciju, što omogućava dobijanje homogenog, izuzetno sitnozrnastog metala. Takva kristalna faza ne može se dobiti konvencionalnim metodama obrade. To otvara mogućnost dobivanja posebnih lemova u obliku tanke trake. Ova traka se lako savija i može se rezati i utisnuti kako bi se dobila optimalna konfiguracija. Za lemljenje je veoma važno da traka bude homogena po sastavu i da obezbedi pouzdan kontakt na svim tačkama proizvoda koji se lemi. Lemovi imaju visoku otpornost na koroziju. Koriste se u vazduhoplovnoj i svemirskoj tehnici.

U budućnosti je moguće dobiti supravodljive kablove kristalizacijom početne amorfne faze.

Također je poznato da se amorfne legure koriste kao katalizatori za kemijske reakcije. Na primjer, pokazalo se da je amorfna legura Pd - Rh katalizator za razgradnju NaCl u NaOH i C12, a legure na bazi željeza daju veći prinos (oko 80%) u odnosu na željezni prah (oko 15%) u reakcija sinteze

4H2 + 2CO \u003d C2H4 + 2H2O - (12.1)

Amorfni metali se često nazivaju materijalima budućnosti, zbog jedinstvenosti njihovih svojstava koja se ne nalaze u konvencionalnim kristalnim metalima. Podaci o glavnim područjima primjene amorfnih metalnih materijala nalaze se u tabeli 12.4.

Široku upotrebu amorfnih metala ometaju visoki troškovi, relativno niska termička stabilnost, kao i male dimenzije rezultirajućih traka, žica i granula. Osim toga, upotreba amorfnih legura u konstrukcijama je ograničena zbog njihove niske zavarljivosti.

3. Amorfni i staklasti poluprovodnički materijali

Amorfne i staklaste supstance koje pokazuju svojstva poluprovodnika. Karakterizira ih prisustvo poretka kratkog dometa i odsustvo reda dugog dometa. Staklasti poluvodički materijal, koji se može smatrati posebnom vrstom amorfne supstance, karakteriše prisustvo prostorne rešetke u kojoj se pored kovalentno vezanih atoma nalaze i polarne grupe jona. U takvim materijalima, veza između grupa atoma i iona se ostvaruje zahvaljujući kovalentnim van der Waalsovim silama kratkog dometa. Neorganski staklasti poluprovodnici imaju elektronsku provodljivost.

Za razliku od kristalnih poluprovodnika, staklasti poluprovodnici nemaju provodljivost nečistoća. Nečistoće u staklastim poluvodičima utiču na odstupanje od stehiometrije i time menjaju njihova električna svojstva. Ovi poluprovodnici su obojeni i neprozirni u debelim slojevima. Staklaste poluvodičke materijale karakterizira dezorijentacija strukture i nezasićene kemijske veze.

Prema svom sastavu i strukturi, amorfni i staklasti poluvodiči se dijele na oksidne, halkogenidne, organske i tetraedarske.

Oksidna stakla koja sadrže kisik dobivaju se fuzijom oksida metala s promjenjivom valentnošću, na primjer, V2O5-P2O5-ZnO. Metalni oksidi koji formiraju ova stakla istovremeno imaju najmanje dva različita valentna stanja istog elementa, što određuje njihovu elektronsku provodljivost. Halkogenidna stakla bez kiseonika dobijaju se spajanjem halkogena (S, Se, Te) sa elementima grupa III, IV, V periodnog sistema. Halkogenidni staklasti poluprovodnici se dobijaju uglavnom ili hlađenjem rastopa ili isparavanjem u vakuumu. Tipični predstavnici su sulfid i arsen selenid. To također uključuje dvo- i višekomponentne staklaste legure halkogenida (sulfida, selenida i telurida) različitih metala (na primjer, Ge-S, Ge-Se, As-S, As-Se, Ge-SP, Ge-As-Se , As -S-Se, As-Ge-Se-Te, As-Sb-S-Se, Ge-S-Se, Ge-Pb-S). Halkogenidna stakla imaju visoku transparentnost u IR području spektra od 1 do 18 µm. Amorfni filmovi složenih halkogenidnih spojeva imaju veliki potencijal za variranje njihovih fizičko-hemijskih svojstava.

Amorfni filmovi od Si, Ge, GaAs i drugih poluvodičkih supstanci nisu od praktičnog interesa zbog svojih svojstava. Odsustvo reda dugog dometa u ovim poluvodičima i prisustvo velikog broja defekata kao što su mikropore dovode do prisustva nezasićenih visećih veza u mnogim atomima. Posljedica toga je velika gustina lokaliziranih stanja (1020 cm-3) u pojasu pojasa. Zbog specifične prirode procesa električnog provođenja u amorfnim poluvodičima, praktično je nemoguće kontrolisati električna svojstva takvih materijala.

Uvođenjem vodonika u amorfne silikonske filmove značajno se mijenjaju njegova elektrofizička svojstva. Rastvarajući se u amorfnom silicijumu, vodik zatvara viseće veze (zasićuje ih), kao rezultat toga, u takvom "hidrogeniranom" materijalu, zvanom Si:H, gustina stanja u pojasu naglo opada (na 1016-1017 cm-3) . Takav materijal se može dopirati tradicionalnim donorskim (P, As) i akceptorskim (B) nečistoćama, dajući mu elektronski ili otvor tipa provodljivosti i stvarajući u njemu p-n spojeve. Na bazi silicijuma sintetizovan je niz hidrogenizovanih amorfnih poluprovodnika sa zanimljivim električnim i optičkim svojstvima Si1-xCx:H, Si1-xGex:H, Si1-xNx:H, Si1-xSnx:H.

Praktična primjena amorfnih i staklastih poluvodiča je raznolika. Amorfni silicij je djelovao kao jeftinija alternativa monokristalnom silicijumu, na primjer, u proizvodnji solarnih ćelija na njegovoj osnovi. Optička apsorpcija amorfnog silicijuma je 20 puta veća od one kristalnog silicijuma. Stoga je -Si:H film debljine 0,5-1,0 µm dovoljan za značajnu apsorpciju vidljive svjetlosti umjesto skupih silikonskih supstrata od 300 µm. U poređenju sa polikristalnim silicijumskim ćelijama, proizvodi na bazi -Si:H proizvode se na nižim temperaturama (300 °C).

Hidrogenizovani silicijum je odličan materijal za kreiranje fotosenzitivnih elemenata u kserografiji, primarnih senzora slike (senzora), videokontejnera za televizijske prenosne cevi. Optički senzori od hidrogenizovanog amorfnog silicijuma koriste se za snimanje video informacija u memoriju, za potrebe detekcije grešaka u tekstilnoj i metalurškoj industriji, u uređajima za automatsku ekspoziciju i kontrolu osvetljenosti.

Stakleni poluprovodnici su fotokonduktivni poluizolatori i koriste se u elektrofotografiji, sistemima za snimanje informacija i brojnim drugim oblastima. Zbog svoje transparentnosti u dugovalnom području spektra, halkogenidni staklasti poluprovodnici se koriste u izradi optičkih instrumenata itd.

4. Opće metode za dobivanje amorfnih materijala

Opće metode za dobivanje amorfnih materijala mogu se prikazati u obliku figure.

amorfna metalna kristalna fizička

Zaključak

Dvostruka priroda amorfnih materijala visoko je cijenjena sa industrijskog gledišta. Eksperimentalni i teorijski rad na amorfnim tijelima omogućio je bolje razumijevanje paradoksalne prirode čvrste strukture ovih materijala. I zašto je postojalo interesovanje za amorfne metalne legure? Prije svega, zato što su legure metala s kratkom dometom atoma i danas vrlo zanimljivi objekti fizike kondenzirane materije.

Posljednjih godina postignuti su važni rezultati u proučavanju mehaničkih, električnih i magnetskih svojstava amorfnih metalnih materijala. Međutim, potpuni završetak istraživanja amorfnih struktura tek predstoji. Pitanje strukture poretka kratkog dometa u skladu sa realnošću zahteva njegovo nedvosmisleno rešenje. A na kraju krajeva, amorfne strukture su sljedeće na redu, u kojima nema čak ni kratkog dometa. Dakle, proučavanje korisnih svojstava amorfnih materijala nastavlja se do danas.

Spisak korišćene literature

1. A. West Solid State chemistry, dio 2, M.: Mir, 1988.

2. Zolotukhin I.V. Fizička svojstva amorfnih metalnih materijala. M.: Metalurgija, 1986. 176 str.

3. B.V. Nekrasov, Osnove opšte hemije, M.: Himija, 1973.

4. Fel'ts A. Amorfne i staklaste neorganske čvrste materije / A. Fel'ts. - M.: Mir, 1986. - 556 str.

5. Henney N. Solid State Chemistry / N. Henney. - M.: Mir, 1971. -223 str.

6. Amorfne legure metala / V.V. Nemoškalenko i drugi / otv. ed. V.V. Nemoshkalenko. - Kijev: Naukova dumka, 1987. - 248 str.

7. Suzuki, K. Amorfni metali / K. Suzuki, H. Fujimori, K. Hashimoto; ed. Ts. Masumoto. - M.: Metalurgija, 1987. - 328 str.

8. Ryabov, A.V. Savremene metode topljenja čelika u lučnim pećima: udžbenik / A.V. Ryabov, I.V. Čumanov, M.V. Shishimirov. -- Čeljabinsk: Izdavačka kuća SUSU, 2007. -- 188 str.

9. Web stranica JSC "Ašinski metalurški kombinat": http://www.amet.ru.

10. Sajt "Wikipedia": http://ru.wikipedia.org

Hostirano na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Polimeri kao organske i neorganske, amorfne i kristalne supstance. Karakteristike strukture njihovih molekula. Istorijat pojma "polimerija" i njegovo značenje. Klasifikacija polimernih spojeva, primjeri njihovih tipova. Primjena u svakodnevnom životu i industriji.

prezentacija, dodano 10.11.2010

Raznolikost svojstava poliuretana (PU). Varijacije poliolnih i izocijanatnih komponenti. Sirovine za proizvodnju poliuretana: izocijanati i polihidrični alkoholi. Metode za sintezu PU lakiranih materijala i međuproizvoda. Savremene metode modifikacije.

sažetak, dodan 30.03.2009

Gasne, kondenzovane, tečne i amorfne faze supstanci. Opis strukture kristalnih faza. Granice stabilnosti kristalnih struktura. Defekti u čvrstom tijelu. Interakcija tačkastih defekata. Metode za dobijanje nekristalnih čvrstih faza.

test, dodano 20.08.2015

Opće karakteristike nanokompozitnih materijala: analiza metafizičkih svojstava, glavna područja primjene. Razmatranje karakteristika metamaterijala, metoda stvaranja. Upoznavanje sa fizičkim, elektronskim i fotofizičkim svojstvima nanočestica.

sažetak, dodan 27.09.2013

Istorija stvaranja i analiza fizičkih i hemijskih svojstava butilne gume, važnog materijala koji se koristi za proizvodnju raznih guma i drugih materijala u automobilskoj i hemijskoj industriji. Tehnologija dobijanja butil kaučuka u suspenziji.

sažetak, dodan 21.10.2010

Uobičajene metode fizičke modifikacije polimera kako bi im se dala specifična svojstva. Termogravimetrijska analiza magnetoplasta. Uporedne karakteristike materijala na bazi kaolina. Svojstva termoizolacionih materijala.

članak, dodan 26.07.2009

Proučavanje fizičkih i hemijskih svojstava metala, karakteristika njihove interakcije sa jednostavnim i složenim supstancama. Uloga metala u ljudskom životu i društvu. Rasprostranjenost elemenata u prirodi. Obrazac promjena svojstava metala u grupi.

prezentacija, dodano 08.02.2013

Proučavanje fizičkih i mehaničkih svojstava polimernih smjesa. Proučavanje glavnih metoda oblikovanja gumenih smjesa. Miješanje polimernih materijala u topljeni i u otopini. Oprema za proizvodnju polimernih mješavina. Procjena kvaliteta miješanja.

sažetak, dodan 20.12.2015

Strukturna karakteristika poliolefina. Komparativna hemijska otpornost poliolefina u raznim agresivnim sredinama. Proučavanje hemijskih, fizičkih, termičkih, mehaničkih, električnih svojstava poliolefina. Karakteristike i struktura polibutilena.

seminarski rad, dodan 14.01.2012

Suština i opšta klasifikacija goriva i maziva. Karakteristike goriva, ulja. Procjena svojstava i opsega masti. Optimalni uslovi skladištenja za različite vrste goriva i maziva. Razvoj i primjena novih tehnologija u njihovoj proizvodnji.

Struktura amorfnih tijela. Istraživanja pomoću elektronskog mikroskopa i rendgenskih zraka pokazuju da u amorfnim tijelima ne postoji strogi red u rasporedu njihovih čestica. Za razliku od kristala, gde ima narudžba na daljinu u rasporedu čestica, u strukturi amorfnih tijela postoje zatvori red. To znači da je određeni red u rasporedu čestica očuvan samo u blizini svake pojedinačne čestice (vidi sliku).

Gornji dio slike prikazuje raspored čestica u kristalnom kvarcu, donji dio prikazuje raspored čestica u amorfnom obliku postojanja kvarca. Ove supstance se sastoje od istih čestica - molekula silicijum oksida SiO2.

Kao i čestice svakog tijela, čestice amorfnih tijela osciliraju kontinuirano i nasumično i češće nego što čestice kristala mogu skočiti s mjesta na mjesto. To je olakšano činjenicom da čestice amorfnih tijela nisu jednako guste - na nekim mjestima postoje relativno velike praznine između njihovih čestica. Međutim, ovo nije isto što i "slobodna mjesta" u kristalima (vidi § 7-e).

Kristalizacija amorfnih tijela. Vremenom (sedmicama, mesecima) nastaju neka amorfna tela spontano preći u kristalno stanje. Na primjer, šećerna bombona ili med, ostavljeni na miru nekoliko mjeseci, postaju neprozirni. U ovom slučaju kažu da su med i bomboni "kandirani". Razbijajući zašećereni slatkiš ili žličicom grabimo med, zaista vidimo formirane kristale šećera, koji su ranije postojali u amorfnom stanju.

Spontana kristalizacija amorfnih tijela ukazuje na to kristalno stanje materije je stabilnije od amorfnog stanja. MKT to objašnjava na ovaj način. Odbojne sile "susjeda" uzrokuju da se čestice amorfnog tijela kreću uglavnom tamo gdje postoje velike praznine. Kao rezultat, dolazi do uređenijeg rasporeda čestica, odnosno dolazi do kristalizacije.

Testirajte se:

Svrha ovog odeljka je da predstavi...
Koju smo uporednu karakteristiku dali amorfnim tijelima?
Za eksperiment koristimo sljedeću opremu i materijale: ...
Pripremajući se za iskustvo, mi...
Šta ćemo vidjeti u toku eksperimenta?
Kakav je rezultat eksperimenta sa stearinskom svijećom i komadom plastelina?
Za razliku od amorfnih tela, kristalna tela...
Kada se kristalno telo topi...
Za razliku od kristalnih čvrstih materija, amorfni...
Amorfna tijela uključuju tijela za koja...
Šta čini da amorfna tela izgledaju kao tečnosti? Oni su...
Opišite početak eksperimenta za potvrdu fluidnosti amorfnih tijela.
Opišite rezultat eksperimenta za potvrdu fluidnosti amorfnih tijela.
Formulirajte zaključak iz iskustva.
Kako znamo da amorfna tijela nemaju strogi poredak u rasporedu svojih čestica?
Kako razumijemo pojam "poredak kratkog dometa" u rasporedu čestica amorfnog tijela?
Isti molekuli silicijum oksida dostupni su iu kristalnom iu ...
Kakva je priroda kretanja čestica amorfnog tijela?
Kakva je priroda rasporeda čestica amorfnog tijela?
Šta se može dogoditi s amorfnim tijelima tokom vremena?
Kako možete biti sigurni u prisustvo polikristala šećera u bombonu ili u kandiranom medu?
Zašto vjerujemo da je kristalno stanje materije stabilnije od amorfnog?
Kako MKT objašnjava nezavisnu kristalizaciju nekih amorfnih tijela?