Stärke

Hochwertiger Stahl hat gleiche Festigkeit 1 000 MPa. Inzwischen schon in 1923 Jahre wurden berechnet, dass die Kristallstärke von gewöhnlichem Kochsalz sein sollte 5000 MPa, also fünfmal mehr. Nach denselben Berechnungen sollte reines Eisen eine noch größere Festigkeit haben, denn bis 13500 MPa, das ist vorbei 50 mal mehr als die tatsächliche Stärke von technischem Eisen. Interessant, Eisen ist überhaupt nicht das stärkste. Einfacher Graphit, die wir auch beim Anspitzen eines Bleistifts leicht brechen können, es sollte haltbarer sein als Eisen, fast dreimal mehr. Meint, das auf einem Stab aus Graphit von der gleichen Dicke wie der Graphit in einem Bleistift, wir könnten einen beladenen alten oder vier polnische Fiats aussetzen 125 p.

Woher stammen diese Daten? Auf welcher Grundlage wurden diese Berechnungen vorgenommen?? Bevor wir diese Frage beantworten, Lass uns erinnern, ze metall, genau wie Kochsalz, haben eine kristalline Struktur. Die Struktur des Kristallgitters von Metallen variiert, aber was sie alle gemeinsam haben ist das, dass ihr Gitter aus den Atomen eines Elements besteht, die Bildung dieses Gitters ist auf die Bindungskräfte zwischen den Atomen zurückzuführen. Und hier liegt die Antwort auf die gestellte Frage. Gerade aus der Berechnung der Anziehungskräfte zwischen den Atomen des Kristallgitters lässt sich die theoretische Festigkeit der Materialien berechnen.

Unglücklicherweise, theoretische Berechnungen zeigen uns nur die Richtung der Suche, und sie liefern keine praktischen Ergebnisse. Um die Stärke des Eisens gleich dem berechneten zu erhalten, wir müssten perfekt einheitliche Einkristalle herstellen. Kristalle, in dem es nur Eisenatome ohne Fremdverunreinigungen geben würde. Außerdem sollten alle Atome sehr regelmäßig angeordnet sein, so dass ein Atom an der Ecke eines Elementarkristalls gleichzeitig Element eines benachbarten Elementarteilchens ist.

Wir haben also zwei Schwierigkeiten zu überwinden: die erste - Verunreinigungen in den Kristallen und die zweite – Heterogenität ihrer Struktur. Können wir das tun??

Moderne Physiker, und immer häufiger Elektronik "Wunsch nach” ich, wichtiger, erhalten Sie Germanium-Einkristalle (einer der wichtigsten Halbleiter) über die Reinheit von "Seven Nines". Meint, dass es in einem Halbleiter-Einkristall-Germanium sein sollte 99,99999% germanu. Nur ein Fremdelementatom pro 10 Millionen Germaniumatome.

Das Foto oben zeigt ein Foto des Kristalls, das mit einem Elektronenmikroskop in zwei Millionenfacher Vergrößerung aufgenommen wurde. Die Regelmäßigkeit der Struktur dieses Kristalls wurde nur durch ein Fremdatom gestört. Als Folge eines solchen Defekts nimmt die Festigkeit des Materials ab und seine anderen Eigenschaften ändern sich. Bauheterogenität, die fehlende Ordnung der Atome im Kristallgitter kann beseitigt werden, z.B.. indem man zufällig gestreute Atome in ein regelmäßiges Gitter drückt. So erhalten wir durch Auspressen von gewöhnlichem Graphit einen edlen Diamanten. Unglücklicherweise, der dafür erforderliche Druck beträgt zehn ten, und sogar Hunderttausende von Atmosphären. Um es zu umgehen, immer mehr neue werden verwendet, bessere Methoden der "Zucht"” perfekt homogene Einkristalle.

Viele Metalle wurden bereits durch die Kultivierungsmethode gewonnen, inklusive Eisen. Leider sind sie dünner als ein menschliches Haar und nicht länger als ein paar Zentimeter. Studien an diesen Einkristallen haben die Richtigkeit der theoretischen Berechnungen gezeigt: Die Stärke der Eisen-Einkristalle war gleich 13360 MPa, also nur Fr. 140 weniger MPa als die berechnete Festigkeit. Auch die berechnete Salzstärke wurde bestätigt. Gewachsener riesiger Einkristall in der Länge 60 cm und im Durchmesser 1 cm, extrem rein - ein Fremdatom pro Milliarde Chlor- und Natriumatome - hatte eine höhere Festigkeit als Edelstähle.

So perfekt, mit keiner der oben beschriebenen Methoden können wir jedoch solche reinen Kristalle erhalten. Bei der Gewinnung synthetischer Edelsteine ​​ist uns eine solche Perfektion der Kristalle normalerweise egal, nach Bedarf von Physikern oder Elektronikern.