Styrke

Stål av høy kvalitet har samme styrke 1 000 MPa. I mellomtiden allerede i 1923 år ble beregnet, at krystallstyrken til vanlig bordsalt skal være 5000 MPa, så fem ganger mer. I følge de samme beregningene bør rent jern ha enda større styrke, fordi til 13500 MPa, det er over 50 ganger mer enn den faktiske styrken til teknisk jern. Interessant, jern er ikke det sterkeste i det hele tatt. Vanlig grafitt, som vi lett kan knekke selv når vi sliper en blyant, den skal være mer holdbar enn jern, nesten tre ganger mer. Midler, det på en stang laget av grafitt med samme tykkelse som grafitten i en blyant, vi kunne suspendere en lastet gammel eller fire polske Fiats 125 s.

Hvor kom disse dataene fra? På hvilket grunnlag ble disse beregningene gjort? Før vi svarer på det spørsmålet, la oss huske, ze metall, akkurat som bordsalt, har en krystallinsk struktur. Strukturen til krystallgitteret av metaller varierer, men det de har alle til felles er dette, at gitteret deres er laget av atomene til et element, dannelsen av dette gitteret skyldes bindingskreftene mellom atomer. Og her ligger svaret på spørsmålet som stilles. Det er nettopp på grunnlag av beregningen av tiltrekningskreftene mellom krystallgitterets atomer at materialets teoretiske styrke kan beregnes.

dessverre, teoretiske beregninger viser oss bare retningen på søket, og de gir ingen praktiske resultater. For å oppnå styrken på jernet som er beregnet, vi måtte produsere perfekt ensartede enkeltkrystaller. Krystaller, der det bare ville være jernatomer uten fremmede urenheter. Videre bør alle atomer ordnes veldig regelmessig, slik at et atom plassert i hjørnet av en elementær krystall samtidig er et element av en tilstøtende elementærpartikkel.

Så vi har to vanskeligheter å overvinne: den første - urenheter i krystallene og den andre – heterogenitet av deres struktur. Kan vi gjøre det??

Moderne fysikere, og oftere og oftere elektronikk "ønsker seg” Jeg, enda viktigere, motta germanium enkeltkrystaller (en av de viktige halvledere) om renheten til "syv niere". Midler, at det i en halvleder single crystal germanium skal være 99,99999% germanu. Bare ett fremmed elementatom pr 10 millioner germaniumatomer.

Bildet over viser et fotografi av krystallet tatt med et elektronmikroskop forstørret to millioner ganger. Regelmessigheten av denne krystallstrukturen ble forstyrret av bare ett fremmed atom. Som et resultat av en slik feil, reduseres styrken til materialet og dets andre egenskaper endres. Konstruksjon heterogenitet, mangelen på ordning av atomer i krystallgitteret kan elimineres, f.eks.. ved å trykke tilfeldig spredte atomer i et vanlig rutenett. Dette er hvordan vi, ved å klemme på vanlig grafitt, får en edel diamant. dessverre, trykket som kreves for dette er titalls, og til og med hundretusenvis av atmosfærer. For å unngå dette, flere og flere nye blir brukt, bedre metoder for "avl” perfekt homogene enkeltkrystaller.

Mange metaller er allerede oppnådd ved dyrkingsmetoden, inkludert jern. Dessverre er de tynnere enn et menneskehår og ikke lenger enn noen få centimeter. Studier av disse enkeltkrystallene har vist riktigheten av de teoretiske beregningene: Styrken på jernkrystallene var lik 13360 MPa, så bare Fr. 140 mindre MPa enn den beregnede styrken. Den beregnede saltstyrken ble også bekreftet. Vokset gigantisk enkeltkrystall i lengden 60 cm og i diameter 1 cm, ekstremt rent - ett fremmed atom per milliard atomer av klor og natrium - hadde en styrke som er større enn premium stål.

Så perfekt, imidlertid kan vi ikke oppnå slike rene krystaller med noen av metodene beskrevet ovenfor. I ferd med å skaffe syntetiske edelstener bryr vi oss vanligvis ikke om slik perfeksjon av krystallene, som kreves av fysikere eller elektronikk.