Forza

L'acciaio di alta qualità ha la stessa resistenza 1 000 MPa. Nel frattempo, già in 1923 anni sono stati calcolati, che la forza cristallina del normale sale da tavola dovrebbe essere 5000 MPa, quindi cinque volte di più. Secondo gli stessi calcoli, il ferro puro dovrebbe avere una forza ancora maggiore, perché fino a quando 13500 MPa, è finita 50 volte più della forza effettiva del ferro tecnico. interessante, il ferro non è affatto il più forte. Grafite normale, che possiamo facilmente rompere anche affilando una matita, dovrebbe essere più resistente del ferro, quasi tre volte di più. Si intende, quello su un'asta di grafite dello stesso spessore della grafite in una matita, potremmo sospendere una vecchia carica o quattro Fiat polacche 125 p.

Da dove vengono questi dati?? Su quali basi sono stati fatti questi calcoli? Prima di rispondere a questa domanda, Ricordiamoci, ze metal, proprio come il sale da tavola, avere una struttura cristallina. La struttura del reticolo cristallino dei metalli varia, ma quello che hanno in comune è questo, che il loro reticolo è costituito dagli atomi di un elemento, la formazione di questo reticolo è dovuta alle forze di legame tra gli atomi. E qui sta la risposta alla domanda posta. È proprio sulla base del calcolo delle forze di attrazione tra gli atomi del reticolo cristallino che si può calcolare la resistenza teorica dei materiali.

purtroppo, calcoli teorici ci mostrano solo la direzione della ricerca, e non danno alcun risultato pratico. Per ottenere la forza del ferro pari a quella calcolata, dovremmo produrre monocristalli perfettamente uniformi. Cristalli, in cui ci sarebbero solo atomi di ferro senza impurità estranee. Inoltre, tutti gli atomi dovrebbero essere disposti molto regolarmente, cosicché un atomo posto all'angolo di un cristallo elementare è contemporaneamente un elemento di una particella elementare adiacente.

Quindi abbiamo due difficoltà da superare: il primo - impurità nei cristalli e il secondo – eterogeneità della loro struttura. Possiamo farlo??

Fisici moderni, e sempre più spesso l'elettronica "desidera” io, ma ancora più importante, ricevere cristalli singoli di germanio (uno dei semiconduttori importanti) sulla purezza dei "sette nove". Si intende, che in un semiconduttore a cristallo singolo di germanio dovrebbe essere 99,99999% tedesco. Un solo atomo di elemento estraneo per 10 milioni di atomi di germanio.

La foto sopra mostra una fotografia del cristallo scattata con un microscopio elettronico ingrandita due milioni di volte. La regolarità della struttura di questo cristallo è stata disturbata da un solo atomo estraneo. Come risultato di un tale difetto, la resistenza del materiale diminuisce e le sue altre proprietà cambiano. Eterogeneità costruttiva, la mancanza di ordinamento degli atomi nel reticolo cristallino può essere eliminata, ad es.. premendo atomi sparsi casualmente in una griglia regolare. Ecco come, spremendo la grafite ordinaria, otteniamo un diamante nobile. purtroppo, la pressione richiesta per questo è decine, e anche centinaia di migliaia di atmosfere. Per evitare questo, se ne usano sempre di più nuovi, metodi migliori di "allevamento"” monocristalli perfettamente omogenei.

Molti metalli sono già stati ottenuti con il metodo di coltivazione, compreso il ferro. Purtroppo sono più sottili di un capello umano e non più lunghi di qualche centimetro. Gli studi su questi singoli cristalli hanno dimostrato la correttezza dei calcoli teorici: La forza dei singoli cristalli di ferro era uguale 13360 MPa, quindi solo p. 140 meno MPa della forza calcolata. È stata inoltre confermata la forza salina calcolata. Cristallo singolo gigante cresciuto di lunghezza 60 cm e di diametro 1 cm, estremamente puro - un atomo estraneo per miliardo di atomi di cloro e sodio - aveva una forza maggiore di quella dell'acciaio premium.

Così perfetta, tuttavia, non possiamo ottenere tali cristalli puri con nessuno dei metodi sopra descritti. Nel processo di ottenimento di gemme sintetiche, di solito non ci preoccupiamo di tale perfezione dei cristalli, come richiesto dai fisici o dall'elettronica.