Kämillik käwagt kemçilik bolup biljekdigini bilýärdiňizmi?
Paradoksal ýaly bolup görünmegi mümkin, ýöne metallurgiýa dünýäsinde ajaýyp kristallar häsiýetlerine düýpli täsir edip biljek gizlin kemçilikleri saklap biler.
Birkemsiz ýaly görünýän gurluşyň içinde ýerleşýän bu mikroskopiki kemçilikler, güýç, geçirijilik we hatda metallaryň daşky görnüşini üýtgedip biler.
Kristal kemçilikleriň haýran galdyryjy älemine göz aýlanymyzda, kämillik bilen kämillik arasyndaky çylşyrymly tans bilen gyzyklanmaga taýyn boluň we bu gizlin kemçilikleriň daş-töweregimizdäki materiallaryň düýp manysyny emele getirýändigini öwreniň.
Kämil kristallarda kemçilikler näme?
Metallurgiýa kontekstinde ajaýyp kristal islendik nokatdan, çyzykdan ýa-da meýilnama kemçiliklerinden azat kristaly aňladýar. Termodinamikanyň üçünji kanunynyň düzülmeginde möhüm rol oýnaýan teoretiki düşünje.
Başga bir kemçiliksiz kristalda az mukdarda nokat kemçiliklerini ölçemek kyn bolsa-da, kristalografiýada "kämil kristal" adalgasy çyzykly ýa-da planar kemçilikleriň ýoklugyny aňladýar.
Kristallardaky kemçilikler dürli termodinamiki prosesler arkaly döredilýär.
Kämil kristallardaky kemçilikler nähili işleýär?
Metal erginlerdäki ajaýyp kristallar gatylaşma diýilýän proses arkaly emele gelýär. Haçan-da demir garyndysy eredilip, soňra sowadylanda, garyndydaky atomlar özlerini kristal gurluşa düzýärler.
Bu berkitme prosesi dendrit, lamellar, iňňe görnüşli ýa-da asikulýar ýaly dürli kristal gurluşlara sebäp bolup biler.
Metallaryň we erginleriň köpüsi üç umumy gurluşyň birinde kristallaşýar: göwre merkezi kub (bcc), altyburçly gaplanan (hcp) ýa-da kub ýakyn gaplanan (fcc).
Beýleki bir tarapdan, ajaýyp kristal, hiç hili nokat, çyzyk ýa-da planar kemçilikleri öz içine almaýar.
Kristallardaky kemçilikler termiki üýtgemeler, söndürmek ýa-da kristal panjaranyň gaty deformasiýasy sebäpli ýüze çykyp biler. Bu kemçilikler nokat kemçilikleri, çyzyk kemçilikleri, ýerüsti kemçilikler we ses kemçilikleri ýaly dürli görnüşleri alyp biler.
Boş ýerler, interstisiallar, öz-özüňi kesmek we haramlyk atomlary ýaly nokat kemçilikleri iň köp ýaýran kemçilik görnüşidir.
Çyzyklar diýlip atlandyrylýan çyzyk kemçilikleri, plastiki deformasiýa üçin jogapkär bir ölçegli kemçiliklerdir.
Faceerüsti kemçilikler, däne araçäkleri we ätiýaçlyk ýalňyşlyklary ýaly iki ölçegli kemçiliklerdir.
Sesiň kemçilikleri gözenekler, çatryklar, daşary ýurt goşulmalary we beýleki fazalary öz içine alýan üç ölçegli kemçiliklerdir.
Metallurgiýada ajaýyp kristallaryň aýratynlyklary
Kämil kristallar, dürli amaly programmalar üçin ideal edýän özboluşly aýratynlyklary sebäpli metallurgiýada gaty islenýär. Kämil kristallaryň käbir esasy aýratynlyklary şulary öz içine alýar:
- Kämil kristal gurluşy: Kämil kristalyň ideal, takyk ýa-da kemçiliksiz gaýtalanýan nagşy bar. Bu ajaýyp gurluş, kristaly fiziki, himiki, mehaniki we elektron aýratynlyklary taýdan ýokary derejede durnukly we öňünden aýdyp bolýar.
- Purokary arassalygy: Kämil kristallar gaty arassa, häsiýetlerine täsir edip biljek minimal hapalar bilen. Bir madda 100% arassa bolsa-da, ajaýyp kristal emele getirmek, ähli atomlaryň, ionlaryň ýa-da molekulalaryň öz ýerlerini tapmagyna ýol açmak üçin suwuk fazany çäksiz haýallatmagy talap eder.
- Anizotropiýa: Kristallar aýna we polikristallaryň adatça ýok bolan aýratyn elektrik, optiki we mehaniki aýratynlyklaryny görkezýär. Bu häsiýetler, atom tertibinde aýlanma simmetriýasynyň ýoklugyny aňladýan kristalyň anizotropiýasy bilen baglanyşyklydyr. Şeýle häsiýetlere mysal hökmünde piezoelektrik täsiri we birefringensiýa degişlidir.
Umuman aýdanyňda, ajaýyp kristallaryň özboluşly aýratynlyklary ýarymgeçirijileri, elektron enjamlaryny we ýokary öndürijilikli erginleri öndürmekde ulanmak üçin metallurgiýada gaty islenýär.
Kämil kristallarda nokat kemçilikleri
Kämil kristallarda kemçilik ýok. Şeýle-de bolsa, hakyky kristallarda nokat kemçilikleri ýaly dürli kemçilikler bar. Nokat kemçilikleri aşakdaky usullar bilen ajaýyp kristallaryň häsiýetlerine ep-esli derejede täsir edip biler:
- Boş ýerler: Bir adaty kristal massiwinde atom ýok bolanda boş ýer ýüze çykýar. Bu gaty ýerde kiçijik boşluk döredýär. Boş ýerler materialyň elektrik toguny, mehaniki güýjüni, çeýeligini we süýşmegini üýtgedip biler.
- Interstitials: Bir bölejik bir bölejik panjara ýerleriniň arasyndaky çukura girmäge mejbur edilende ýüze çykýar. Interstisiallar materialyň mehaniki güýjüne we süýşmegine hem täsir edip biler.
- Öz-özüňi kesmek: Öz-özüňi kesmek, kristaldan atom bolup, interstisial saýta ýygnanýar. Bu kemçilik, kristal panjarada ýoýulmalara sebäp bolup, materialyň mehaniki aýratynlyklaryna täsir edip biler.
- Haramlyk atomlary: Arassa metaldaky haramlyk atomlary nokadyň kemçiliklerine hem sebäp bolup biler. Bu hapalar, elektrik geçirijiligi we mehaniki güýji ýaly materialyň häsiýetlerini üýtgedip biler.
Kämil kristallarda çyzyk kemçilikleri
Çyzykdaky kemçilikler, başga ýerlere hem diýilýär, başga bir ajaýyp kristalda belli bir ugra uzalyp gidýän bir ölçegli kemçiliklerdir. Çyzykdaky kemçilikler kämil kristallaryň mehaniki aýratynlyklaryna birnäçe tarapdan täsir edip biler:
- Acksaryklaryň başlamagy üçin bir sahypa berip, kristalyň güýjüni peseldip bilerler.
- Kristalyň süýümliligini, döwülmän plastiki deformasiýa edip, artdyryp bilerler.
- Lerleşýän ýerleriň hereketine päsgel berip, kristalyň gatylygyny artdyryp bilerler.
- Elektronlary we telefonlary dargatmak arkaly kristalyň elektrik we ýylylyk geçirijiligine täsir edip biler.
Kämil kristallarda meýilnama kemçilikleri
Dänäniň araçäkleri we ýygnamak ýalňyşlyklary ýaly meýilnama kemçilikleri, metallurgiýada ajaýyp kristallaryň hereketine ep-esli derejede täsir edip biler. Kristal häsiýetine täsir edip biljek käbir ýollar:
- Ackalňyşlyklar: ackalňyşlyklar, merkezi kub (fcc) materiallarda bölekleýin ýerleşişler bilen häsiýetlendirilýär. Ekiz araçäkleriň emele gelmegi ýaly kristal gurluşyň üýtgemegine sebäp bolup biler. Ekiz araçäkler ýalňyşlyklara meňzeýär we bölekleýin ýerleşişler bilen häsiýetlendirilýär. Bu kemçilikler, güýçleri we süýümliligi ýaly materiallaryň mehaniki aýratynlyklaryna täsir edip biler.
- Dänäniň araçäkleri: Metallaryň köpüsi polikristally bolup, däne diýilýän köp ownuk kristallardan durýar. Bu däneleriň arasyndaky interfeýslere däne araçäkleri diýilýär. Dänäniň araçäkleri, güýji, süýümliligi we ýadawlyga garşylygy ýaly materiallaryň mehaniki aýratynlyklaryna täsir edip biler. Şeýle hem materiallaryň elektrik we ýylylyk geçirijiligine täsir edip biler. Metallarda we erginlerde däne araçäkleriniň görnüşleri we derejeleri üýtgäp biler we olar kristal gurluşyna, mehaniki aýratynlyklaryna we beýleki maddy aýratynlyklaryna täsir edip biler.
Kristallardaky kemçilikleri häsiýetlendirmek
Kristallardaky kemçilikleri dürli usullary ulanyp öwrenip we häsiýetlendirip bolýar. Metallurgiýada ulanylýan käbir umumy usullar:
- Elektron mikroskopiýa: Bu usul inçe kristallary derňemäge mümkinçilik berýär we kemçilikleriň ýokary çözgütli şekillerini üpjün edýär.
- Rentgen difraksiýasy: rentgen difraksiýasy kristal gurluşyny kesgitlemek üçin ulanylýar we kristal panjaradaky kemçilikleri hem kesgitläp bilýär.
- Elektron mikroskopiýa skanerlemek: Elektron mikroskopiýa skanerlemek, ýerleriň we däne araçäklerini goşmak bilen metallardaky kemçilikleri göz öňüne getirip biler.
- Geçiriş elektron mikroskopiýasy: Geçiriş elektron mikroskopiýasy kristal gurluşy we kemçilikleri, şol sanda ýerleşdirişler, ýalňyşlyklar we ekizler barada jikme-jik maglumat berýär.
- Matematiki klassifikasiýa usullary: Matematiki klassifikasiýa usullary, kristallarda ýerleşiş we beýleki kemçilikler ýaly fiziki panjara kemçiliklerini klassifikasiýa etmek üçin ulanylyp bilner.
Kämil kristallardaky kemçiliklere düşünmek metallurgiýa pudagynda möhümdir, sebäbi dürli materiallaryň häsiýetlerine we ulanylyşyna täsir edýän amaly goşundylar we täsirler bar. Kemçilikler güýjüň peselmegine, elektrik we ýylylyk geçirijiliginiň peselmegine, himiki reaksiýalary katalizirlemegine, ýagtylygyň çykmagynyň netijeliligine gözegçilik edip, elektrik we ýylylyk aýratynlyklaryny sazlap, elektrik häsiýetlerini gowulaşdyryp, köp materiallaryň häsiýetlerine we ulanylyşyna täsir edip biler.
Bu kemçilikleri öwrenmek we häsiýetlendirmek bilen gözlegçiler, metallurgiýada aýratyn amaly programmalar üçin materiallaryň häsiýetlerini nädip dolandyryp boljakdygyny we optimizirlemegi barada düşünje alyp bilerler.
Esasy pikirleri jemlemek
Şeýlelik bilen, ajaýyp kristallar we tebigatyň bu kemsiz täsinlikleri nähili bolmalydygy hakda gürleşýäris. Youöne aňyňyza zarba urup biljek bir zady aýdaýyn. Özüňizi berkitiň, sebäbi men size çynlakaý bilim berjek.
Muny göz öňüne getiriň: ajaýyp hrustal heýkeli haýran galdyryp, muzeýde gezip ýörsüňiz. Örän ajaýyp, şeýle bir ajaýyp welin, onuň kemsiz gözelligine haýran galyp bilmersiňiz. Hereöne ine bir zat - bu heýkeltaraşlyk, görnüşi ýaly ajaýyp, aslynda kemçiliklerden doly. Hawa, meni dogry eşitdiň. Ajaýyp kristaldaky kemçilikler. Akyl-paýhas, şeýlemi?
Görýäňmi, kämillik gülkünç zat. Köplenç bu ýetip bolmajak ideal, diňe düýşlerimizde bar zat diýip pikir edýäris. Emma hakykatda kämillik diňe hyýaldyr. Öz kemçiliklerimizi has gowy duýmak üçin döreden gurluşymyz. Munuň kristallar dünýäsinden has aýdyň ýeri ýok.
Kristal, özeninde atomlaryň gaýtalanýan nagyşlaryndan durýar. Ajaýyp hrustalda bu nagyşlar hiç hili päsgelçiliksiz ýa-da düzgünsiz dowam eder. Emma näme diýip çaklaň? Hakyky dünýä beýle däl. Aslynda, kristallarda kemçilikler bar - başga birkemsiz gurluşy bozýan kiçijik kemçilikler.
Bu kemçilikler köp görnüşde bolup biler. Atomyň ýok ýerinde ýa-da ýalňyş ýerinde nokat kemçilikleri bar. Bir hatar atomyň ýok ýerinde çyzyk kemçilikleri bar. Soň bolsa, kristalyň daşky gatlagy bolmalysy ýaly tekiz däl ýerüsti kemçilikler bar. Bu kemçilikler yzygiderli ýüze çykarylmagymyzdan gaça durjak bolup, gizlenmek we gözlemek oýnuna meňzeýär.
Hereöne ine bir zat: bu kemçilikler utanmaly ýa-da gizlenmeli zat däl. Aslynda, kristallary şeýle özüne çekiji edýän zat. Her hrustala özboluşly häsiýeti, aýdyp berjek hekaýasyny berýär. Bu kemçilikler bolmasa, kristallar içgysgynç, birmeňzeş gurluşlardan başga zat bolmazdy. Olara durmuş berýän, kemçiliksiz kämillik berýän kemçilikler.
Şonuň üçin indiki gezek hrustala duşanyňyzda has ýakyndan göz aýlaň. Diňe bir kemsiz eser hökmünde däl-de, kämillik gözelliginiň subutnamasy hökmünde görmäň. Kemçilikleri gujaklaň, belläň we kämilligiň artykmaçdygyny ýada salsyn. Galyberse-de, durmuşy gyzykly edýän, ýaşamaga ähmiýet berýän kemçilikler.
Şeýdip, dostlarym, men sizi şu pikir bilen goýýaryn: belki, belki, kämillik ymtyljak zat däl-de, sorag edilmeli bir zat. Belki-de, özümiziň kimdigimizi hakykatdanam kemçiliklerdir. Şonuň üçin ol ýere çykyň we öz kemçilikleriňizi kabul ediň, sebäbi olar sizi özüňizi kämilliksiz görnüşde ajaýyp edýär.
Salgylar we salgylanmalar
- Entoni Kelli we Kewin Grovesiň kristalografiýasy we kristal kemçilikleri
- Kristal leksiýa sapaklarynyň kemçilikleri, professor Dr. Wolfgang Kinzelbach
- 12.4: “General Himiýa: Brýus Awerilliň we Patrisiýa Eldredjiň ýörelgeleri, nagyşlary we ulanylyşy” atly kitabyň kristallardaky kemçilikleri
- Çarlz Kitteliň “Gaty döwlet fizikasyna giriş” kitabynda “Kristal kemçilikler” bölümi
Mowzukdaky makalam:
Kämil kristal näme we näme üçin ýok?
Paýlaş ...
