Επιστημη Και Τεχνολογια Υλικων 1 — 6-topic bundle

Όταν μιλάμε για την κρυσταλλική δομή των υλικών, αναφερόμαστε ουσιαστικά στον τρόπο με τον οποίο τα άτομα, τα ιόντα ή τα μόρια είναι διατεταγμένα σε ένα στερεό με ένα τακτικό, επαναλαμβανόμενο τρισδιάστατο μοτίβο. Αυτή η τακτική διάταξη είναι που διαχωρίζει τα κρυσταλλικά υλικά από τα άμορφα (όπως το γυαλί), όπου η διάταξη είναι τυχαία.

Η βάση κάθε κρυσταλλικής δομής είναι το κρυσταλλικό πλέγμα. Αυτό είναι ένα αφηρημένο, τρισδιάστατο πλέγμα σημείων στο χώρο, όπου κάθε σημείο αντιπροσωπεύει μια πανομοιότυπη θέση στην κρυσταλλική δομή.

Στην επιστήμη των υλικών, είναι απαραίτητο να μπορούμε να προσδιορίζουμε συγκεκριμένες διευθύνσεις και επίπεδα μέσα σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Αυτό γίνεται με τη χρήση των δεικτών Miller.

Όταν μελετάμε τα υλικά, ειδικά τα στερεά, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς είναι διατεταγμένα τα άτομα ή τα μόρια τους. Στα κρυσταλλικά υλικά, αυτή η διάταξη είναι επαναλαμβανόμενη και τακτική, δημιουργώντας μια δομή που μπορούμε να περιγράψουμε μαθηματικά.

Ένα κρυσταλλικό σύστημα καθορίζει τη γεωμετρία της στοιχειώδους κυψελίδας – του μικρότερου επαναλαμβανόμενου όγκου που μπορεί να χτίσει ολόκληρο τον κρύσταλλο. Υπάρχουν επτά βασικά κρυσταλλικά συστήματα, τα οποία ορίζονται από τις σχέσεις μεταξύ των πλευρών (a, b, c) και των γωνιών (α, β, γ) της στοιχειώδους κυψελίδας.

Στην επιστήμη των υλικών, είναι ζωτικής σημασίας να κατανοήσουμε πώς είναι διατεταγμένα τα άτομα στα στερεά, ειδικά στα κρυσταλλικά υλικά. Αυτή η διάταξη επηρεάζει άμεσα τις ιδιότητες του υλικού.

Ένα πλέγμα (lattice) είναι μια άπειρη, επαναλαμβανόμενη διάταξη σημείων στο χώρο, όπου κάθε σημείο έχει πανομοιότυπο περιβάλλον. Δεν είναι τα ίδια τα άτομα, αλλά οι γεωμετρικές θέσεις τους.

Η Συνθήκη Bragg είναι η βάση για την κατανόηση της περίθλασης:
$n\lambda = 2d \sin\theta$
όπου:
* $n$ είναι ένας ακέραιος (τάξη περίθλασης)
* $\lambda$ είναι το μήκος κύματος των ακτίνων Χ
* $d$ είναι η απόσταση μεταξύ των κρυσταλλικών επιπέδων (απόσταση $d_{hkl}$)
* $\theta$ είναι η γωνία περίθλασης (γωνία Bragg)

Από αυτή τη σχέση, αν γνωρίζουμε $\lambda$ και μετρήσουμε $\theta$, μπορούμε να υπολογίσουμε τις $d_{hkl}$ αποστάσεις για διάφορα κρυσταλλικά επίπεδα $(hkl)$.

Photo by Steve A Johnson on Pexels