Styrke

Stål af høj kvalitet har samme styrke 1 000 MPa. I mellemtiden allerede i 1923 år blev beregnet, at krystalstyrken af ​​almindeligt bordsalt skal være 5000 MPa, så fem gange mere. Ifølge de samme beregninger skal rent jern have endnu større styrke, fordi indtil 13500 MPa, det er forbi 50 gange mere end den faktiske styrke af teknisk jern. Interessant, jern er slet ikke det stærkeste. Almindelig grafit, som vi let kan bryde, selv når vi skærper en blyant, det skal være mere holdbart end jern, næsten tre gange mere. Midler, at på en stang lavet af grafit med samme tykkelse som grafitten i en blyant, vi kunne suspendere en lastet gammel eller fire polske Fiats 125 s.

Hvor kom disse data fra? På hvilket grundlag blev disse beregninger foretaget? Før vi besvarer det spørgsmål, lad os huske det, ze metal, ligesom bordsalt, har en krystallinsk struktur. Strukturen på krystalgitteret af metaller varierer, men hvad de alle har til fælles er dette, at deres gitter er lavet af et elements atomer, dannelsen af ​​dette gitter skyldes bindingskræfterne mellem atomer. Og her ligger svaret på det stillede spørgsmål. Det er netop på basis af beregningen af ​​tiltrækningskræfterne mellem krystalgitterets atomer, at materialets teoretiske styrke kan beregnes.

desværre, teoretiske beregninger viser kun søgningens retning, og de giver ingen praktiske resultater. For at opnå jernstyrken svarende til det beregnede, vi bliver nødt til at fremstille perfekt ensartede enkeltkrystaller. Krystaller, hvor der kun ville være jernatomer uden fremmede urenheder. Desuden skal alle atomer arrangeres meget regelmæssigt, således at et atom placeret i hjørnet af en elementær krystal samtidig er et element i en tilstødende elementær partikel.

Så vi har to vanskeligheder at overvinde: den første - urenheder i krystallerne og den anden – heterogenitet af deres struktur. Kan vi gøre det??

Moderne fysikere, og oftere og mere ofte ønsker elektronik det” jeg, vigtigere, modtage germanium enkeltkrystaller (en af ​​de vigtige halvledere) o czystości „siedmiu dziewiątek’. Midler, at det i en halvleder single crystal germanium skulle være 99,99999% germanu. Kun et fremmed elementatom pr 10 millioner germaniumatomer.

Ovenstående foto viser et fotografi af krystallen taget med et elektronmikroskop forstørret to millioner gange. Regelmæssigheden af ​​denne krystalstruktur blev kun forstyrret af et fremmed atom. Som et resultat af en sådan defekt falder materialets styrke, og dets andre egenskaber ændres. Konstruktion heterogenitet, manglen på rækkefølge af atomer i krystalgitteret kan elimineres, f.eks.. ved at trykke tilfældigt spredte atomer ind i et almindeligt gitter. Dette er, hvordan vi ved at klemme almindelig grafit opnår en ædel diamant. desværre, det krævede tryk til dette er ti, og endda hundreder af tusinder af atmosfærer. For at undgå dette, flere og flere nye bruges, bedre metoder til "avl” perfekt homogene enkeltkrystaller.

Mange metaller er allerede opnået ved dyrkningsmetoden, inklusive jern. Desværre er de tyndere end et menneskehår og ikke længere end et par centimeter. Undersøgelser af disse enkeltkrystaller har vist rigtigheden af ​​de teoretiske beregninger: Styrken af ​​de enkelte jernkrystaller var lige stor 13360 MPa, så kun Fr. 140 mindre MPa end den beregnede styrke. Den beregnede saltstyrke blev også bekræftet. Vokset kæmpe enkeltkrystal i længden 60 cm og i diameter 1 cm, ekstremt rent - et fremmed atom pr. milliard atomer af klor og natrium - havde en styrke, der var større end den af ​​premiumstål.

Så perfekt, vi kan imidlertid ikke opnå sådanne rene krystaller med nogen af ​​metoderne beskrevet ovenfor. I processen med at opnå syntetiske ædelstene er vi normalt ikke ligeglade med en sådan perfektion af krystallerne, som krævet af fysikere eller elektronik.