Kracht

Hoogwaardig staal heeft dezelfde sterkte 1 000 MPa. Ondertussen al binnen 1923 jaren werden berekend, dat de kristalsterkte van gewoon keukenzout zou moeten zijn 5000 MPa, dus vijf keer meer. Volgens dezelfde berekeningen zou zuiver ijzer nog sterker moeten zijn, omdat totdat 13500 MPa, dat is voorbij 50 keer meer dan de werkelijke sterkte van technisch ijzer. interessant genoeg, ijzer is helemaal niet de sterkste. gewoon grafiet, die we gemakkelijk kunnen breken, zelfs bij het slijpen van een potlood, het zou duurzamer moeten zijn dan ijzer, bijna drie keer meer. Middelen, dat op een staaf gemaakt van grafiet van dezelfde dikte als het grafiet in een potlood, we zouden een geladen oude of vier Poolse Fiats kunnen ophangen 125 p.

Waar komen deze gegevens vandaan?? Op welke basis zijn deze berekeningen gemaakt?? Voordat we die vraag beantwoorden, laat ons herdenken, ze metaal, net als tafelzout, een kristallijne structuur hebben. De structuur van het kristalrooster van metalen varieert, maar wat ze allemaal gemeen hebben is dit, dat hun rooster is gemaakt van de atomen van een element, de vorming van dit rooster is te wijten aan de bindingskrachten tussen atomen. En hier ligt het antwoord op de gestelde vraag. Juist op basis van de berekening van de aantrekkingskrachten tussen de atomen van het kristalrooster kan de theoretische sterkte van de materialen worden berekend.

helaas, theoretische berekeningen tonen ons alleen de richting van de zoekopdracht, en ze geven geen praktische resultaten. Om de sterkte van het ijzer te verkrijgen die gelijk is aan de berekende, we zouden perfect uniforme eenkristallen moeten produceren. Kristallen, waarin er alleen ijzeratomen zouden zijn zonder vreemde onzuiverheden. Bovendien moeten alle atomen zeer regelmatig worden gerangschikt, zodat een atoom op de hoek van een elementair kristal tegelijkertijd een element is van een aangrenzend elementair deeltje.

We hebben dus twee moeilijkheden te overwinnen:: de eerste - onzuiverheden in de kristallen en de tweede – heterogeniteit van hun structuur. Kunnen we dat doen??

moderne natuurkundigen, en steeds vaker "wens elektronica"” ik, belangrijker, ontvang germanium eenkristallen (een van de belangrijke halfgeleiders) o czystości „siedmiu dziewiątek’. Middelen, dat in een halfgeleider eenkristal germanium het zou moeten zijn 99,99999% Duits. Slechts één vreemd element atoom per element 10 miljoen germaniumatomen.

De foto hierboven toont een foto van het kristal genomen met een elektronenmicroscoop, twee miljoen keer vergroot. De regelmaat van de structuur van dit kristal werd verstoord door slechts één vreemd atoom. Als gevolg van een dergelijk defect neemt de sterkte van het materiaal af en veranderen de andere eigenschappen ervan. Bouw heterogeniteit, het gebrek aan ordening van atomen in het kristalrooster kan worden geëlimineerd, b.v.. door willekeurig verspreide atomen in een regelmatig raster te drukken. Dit is hoe we, door gewoon grafiet uit te persen, een edele diamant verkrijgen. helaas, de benodigde druk hiervoor is tientallen, en zelfs honderdduizenden sferen. Om dit te voorkomen, er worden steeds meer nieuwe gebruikt, betere methoden van "fokken"” perfect homogene eenkristallen.

Veel metalen zijn al verkregen door de teeltmethode, inclusief ijzer. Helaas zijn ze dunner dan een mensenhaar en niet langer dan een paar centimeter. Studies van deze eenkristallen hebben de juistheid van de theoretische berekeningen aangetoond: De sterkte van de ijzeren eenkristallen was gelijk 13360 MPa, dus alleen Fr. 140 minder MPa dan de berekende sterkte. De berekende zoutsterkte werd ook bevestigd. In lengte gegroeid gigantisch eenkristal 60 cm en in diameter 1 cm, extreem zuiver - één vreemd atoom per miljard chloor- en natriumatomen - had een sterkte die groter was dan die van eersteklas staal.

Zo perfect, we kunnen dergelijke zuivere kristallen echter niet verkrijgen met een van de hierboven beschreven methoden. Bij het verkrijgen van synthetische edelstenen geven we meestal niet om een ​​dergelijke perfectie van de kristallen, zoals vereist door natuurkundigen of elektronica.