Amorft materiale
I fysikk og kjemi, amorft materiale ( gresk μορφή morphe “form”, “form” med en prefiks Alpha privativum A-, slik at for eksempel “uten shape”) er et stoff hvor atomene er ikke bestilles strukturer, men uregelmessige seg Form mønstre og har bare kort rekkefølge , men ikke lang rekkefølge . Langdistanseordrer, dvs. et vanlig arrangement av atomer utenfor naboene, er karakteristiske for krystaller. Regelmessig strukturerte materialer kalles krystaller .
I likhet med væsker er amorfe materialer isotrope , så de har ingen foretrukket retning. Årsaken til dette er mangelen på lang rekkevidde. Amorft materiale er ofte ustabilt og kan krystallisere seg under visse forhold. Gammelt glass kan bli smulete, noe som skyldes dannelsen av krystallinske områder i glasset.
Produksjon
Den klassiske metoden for å skape den amorfe tilstanden er "rask" kjøling av en smelte eller væske. Betingelsen for den amorfe tilstanden er at atomene eller molekylene ikke kan ordne seg regelmessig under avkjøling, det vil si at viskositeten må overstige en viss verdi og krystallisering ikke må forekomme. Den kritiske kjølehastigheten som er nødvendig for å unngå krystallisering, avhenger av materialet. Klassiske briller som vindusglass kan også kjøles ned relativt sakte (f.eks. 1 K per minutt). De fleste amorfe metaller krever derimot en kjølehastighet på over 1000 K per sekund. En relatert metode er dampavsetning på et avkjølt substrat. Også her mangler atomene tid og fleksibilitet til å ta på seg det bestilte skjemaet.
En annen måte er produksjon ved å ødelegge den krystallinske ordenen ved hjelp av sterk mekanisk deformasjon (f.eks. I en kulkvern ), bombing av ioner eller sterk stråling.
Ikke alle materialer kan produseres i amorf form.
eiendommer
Siden atomene har en lav pakningstetthet, amorf substans nesten alltid har en lavere tetthet enn det samme stoff i krystallinsk form. Den amorfe tilstanden er metastabell. Når et amorft stoff blir oppvarmet, kan det krystallisere seg spontant og forvandle det til en mer stabil tilstand. Hvis det ikke er noen krystallisering på forhånd, er det en direkte overgang til væskefasen, uten en klassisk faseovergang.
Eksempler og applikasjoner
Glass er et typisk amorft materiale. Kvartsglass er den amorfe formen av silisiumdioksid (SiO 2 ). En av dens krystallinske former kalles kvarts . Glass produseres ved å tilsette stoffer, såkalte glassomformere , som forhindrer et jevnt krystallgitter .
Amorfe metaller produseres industrielt i form av tynne folier ved hjelp av hurtig størkningsteknologi. De viktigste bruksområdene er magnetiske materialer , myke magnetiske legeringer (Fe, Ni, Co) og amorf loddefolie .
Amorft silisium er en ikke-krystallinsk form av det rene halvledersilisiumet og brukes hovedsakelig til tynnfilms solceller .
Obsidian er et naturlig amorft materiale av vulkansk opprinnelse.
Amorfe termoplaster (plast) er for eksempel polystyren (PS), polyvinylklorid (PVC) eller polykarbonat (PC).
Et eksempel fra naturen er honning . Før honningen fylles i glass, varmes den opp litt, noe som gjør den til en amorf tilstand. Avhengig av type og prosessering, krystalliserer den seg i løpet av få dager eller uker og danner et krystallgitter.
Se også
litteratur
- Werner Schatt, Hartmut Worch: Materials Science. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2003, ISBN 3-527-30535-1 .
