Sila

Kvalitná oceľ má rovnakú pevnosť 1 000 MPa. Medzitým už v 1923 roky boli vypočítané, že kryštálová sila obyčajnej kuchynskej soli by mala byť 5000 MPa, teda päťkrát viac. Podľa rovnakých výpočtov by malo mať čisté železo ešte väčšiu pevnosť, lebo do 13500 MPa, to je koniec 50 krát viac ako skutočná sila technického železa. Zaujímavé, železo nie je vôbec najsilnejšie. Obyčajný grafit, ktoré ľahko rozbijeme aj pri ostrení ceruzky, mal by byť odolnejší ako železo, takmer trikrát viac. Prostriedky, že na tyči z grafitu rovnakej hrúbky ako grafit v ceruzke, mohli by sme pozastaviť naložený Starý alebo štyri poľské Fiaty 125 p.

Odkiaľ sa tieto údaje vzali? Na základe čoho sa tieto výpočty uskutočnili? Predtým, ako odpovieme na túto otázku, spomeňme si, ze kov, rovnako ako kuchynská soľ, majú kryštalickú štruktúru. Štruktúra kryštálovej mriežky kovov sa líši, ale všetci majú spoločné to je toto, že ich mriežka je tvorená z atómov prvku, vznik tejto mriežky je spôsobený väzbovými silami medzi atómami. A tu leží odpoveď na položenú otázku. Teoretickú silu materiálov možno vypočítať práve na základe výpočtu príťažlivých síl medzi atómami kryštálovej mriežky..

Bohužiaľ, teoretické výpočty nám ukazujú iba smer hľadania, a neprinášajú žiadne praktické výsledky. Aby sa získala pevnosť železa rovná vypočítanej, museli by sme vyrobiť dokonale jednotné monokryštály. Kryštály, v ktorých by boli iba atómy železa bez cudzích nečistôt. Všetky atómy by navyše mali byť usporiadané veľmi pravidelne, takže atóm umiestnený na rohu jedného elementárneho kryštálu je súčasne prvkom susednej elementárnej častice.

Musíme teda prekonať dve ťažkosti: prvý - nečistoty v kryštáloch a druhý – heterogenita ich štruktúry. Môžeme to urobiť??

Moderní fyzici, a čoraz častejšie si elektronika „praje” i, dolezitejsie, prijímať germánske monokryštály (jeden z dôležitých polovodičov) o czystości „siedmiu dziewiątek’. Prostriedky, že v polovodičovom monokryštálovom germániu by to malo byť 99,99999% germanu. Iba jeden atóm cudzieho prvku na 10 milión germániových atómov.

Na fotografii hore je fotografia kryštálu urobená pomocou elektrónového mikroskopu zväčšená dva milióny krát. Pravidelnosť štruktúry tohto kryštálu narušil iba jeden cudzí atóm. V dôsledku takejto chyby klesá pevnosť materiálu a menia sa jeho ďalšie vlastnosti. Stavebná heterogenita, je možné vylúčiť nedostatok usporiadania atómov v kryštálovej mriežke, napr.. lisovaním náhodne rozptýlených atómov do pravidelnej mriežky. Takto stlačením obyčajného grafitu získame ušľachtilý diamant. Bohužiaľ, potrebný tlak je desiatky, a dokonca státisíce atmosfér. Aby sa tomu zabránilo, stále viac sa používa nových, lepšie metódy „chovu” dokonale homogénne monokryštály.

Mnoho kovov už bolo získaných metódou kultivácie, vrátane železa. Bohužiaľ sú tenšie ako ľudský vlas a nie dlhšie ako niekoľko centimetrov. Štúdie týchto monokryštálov preukázali správnosť teoretických výpočtov: Sila železných monokryštálov bola rovnaká 13360 MPa, takže iba o. 140 menej MPa ako vypočítaná pevnosť. Potvrdila sa tiež vypočítaná sila soli. Vyrastal obrovský monokryštál na dĺžku 60 cm a v priemere 1 cm, extrémne čistý - jeden cudzí atóm na miliardu atómov chlóru a sodíka - mal väčšiu pevnosť ako sila prémiovej ocele.

Tak perfektné, také čisté kryštály však nemôžeme získať žiadnou z metód opísaných vyššie. V procese získavania syntetických drahokamov sa zvyčajne nestaráme o takúto dokonalosť kryštálov, ako to požadujú fyzici alebo elektronika.