Άμορφος

Ανοργάνωτη και μη κρυσταλλική μοριακή δομή υλικά, τα οποία λιώνουν σε ένα ευρύτερο θερμοκρασιακό εύρος από τα κρυσταλλικά υλικά.

Ένα «άμορφο στερεό" είναι ένα στερεό στο οποίο δεν υπάρχει για μεγάλες αποστάσεις από τις θέσεις των ατόμων. (Στερεά στην οποία υπάρχει μεγάλη απόσταση ατομικής προκειμένου καλούνται κρυσταλλικά στερεά ή morphous). Οι περισσότερες κατηγορίες στερεών υλικών μπορούν να βρεθούν ή να παρασκευάζονται σε μια άμορφη μορφή. Για παράδειγμα, η κοινή γυάλινο παράθυρο είναι μια άμορφη στερεά, πολλά πολυμερή (όπως το πολυστυρένιο) είναι άμορφα, ακόμη και τρόφιμα, όπως το μαλλί της γριάς είναι άμορφα στερεά.

Κατ 'αρχήν, δίδεται ένα αρκετά υψηλό ποσοστό ψύξη, κάθε υγρό που μπορεί να γίνει σε ένα άμορφο στερεό. Ψύξη μειώνει μοριακής κινητικότητας. Εάν ο ρυθμός της ψύξης είναι ταχύτερος από το ρυθμό με τον οποίο τα μόρια μπορεί να οργανώσει σε ένα πιο ευνοϊκό θερμοδυναμικά κρυσταλλική κατάσταση, τότε ένα άμορφο στερεό θα σχηματιστεί. Λόγω της εντροπίας σκέψεων, πολλά πολυμερή μπορεί να γίνει άμορφα στερεά με την ψύξη, ακόμη και σε αργούς ρυθμούς. Αντίθετα, εάν τα μόρια έχουν αρκετό χρόνο για να οργανωθεί σε μια δομή με δύο ή τριών διαστάσεων προκειμένου, στη συνέχεια, μια κρυσταλλική (ή ημι-κρυσταλλικό), στερεό θα διαμορφωθεί. Το νερό είναι ένα παράδειγμα. Λόγω του μικρού μοριακού μεγέθους της και τη δυνατότητα να οργανώσετε γρήγορα, δεν μπορεί να γίνει άμορφη χωρίς την προσφυγή σε εξειδικευμένες hyperquenching τεχνικές.

Άμορφα υλικά μπορεί επίσης να παραχθεί από τα πρόσθετα που να εμποδίζει την ικανότητα του το κύριο συστατικό για να κρυσταλλώνουν. Για παράδειγμα, η προσθήκη σόδας στα αποτελέσματα του διοξειδίου του πυριτίου σε γυάλινο παράθυρο, και την προσθήκη των γλυκολών στα αποτελέσματα νερό σε ένα υαλοποιημένη στερεά.

Μερικά υλικά, όπως μέταλλα, είναι δύσκολο να προετοιμαστούν μια άμορφη κατάσταση. Αν δεν το υλικό έχει μια υψηλή θερμοκρασία τήξης (όπως κεραμική κάνει) ή χαμηλής ενέργειας κρυστάλλωση (με τα πολυμερή που έχουν την τάση να), η ψύξη πρέπει να γίνεται εξαιρετικά γρήγορα. Καθώς η ψύξη γίνεται, με τις ουσιώδεις αλλαγές από ένα υπέρ-υγρού, με ιδιότητες που θα περίμενε κανείς από ένα υγρό υλικό κατάσταση, σε στερεό. Η θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει η μεταβολή αυτή ονομάζεται η θερμοκρασία μετάβασης γυαλιού ή Tg.

Ορισμός

Είναι δύσκολο να γίνεται διάκριση μεταξύ πράγματι άμορφα στερεά και κρυσταλλικών στερεών, εάν το μέγεθος των κρυστάλλων είναι πολύ μικρή. Ακόμη και άμορφα υλικά έχουν κάποια τάξη μικρής εμβέλειας σε ατομική κλίμακα μήκους λόγω της φύσης των χημικών δεσμών. Επιπλέον, οι πολύ μικροί κρύσταλλοι ένα μεγάλο ποσοστό των ατόμων που βρίσκονται σε ή κοντά στην επιφάνεια του κρυστάλλου? Χαλάρωση των επιφανειακών και διεπιφανειακών φαινομένων νοθεύσουν τον ατομικό θέσεις, μειώνοντας τα διαρθρωτικά σειρά. Ακόμη και οι πιο προηγμένες τεχνικές χαρακτηρισμού διαρθρωτικές, όπως περίθλαση ακτίνων Χ και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, έχουν δυσκολία στο να διακρίνουν μεταξύ άμορφο και το κρυσταλλικό δομών σε αυτές τις κλίμακες μήκους.

Η μετάβαση από την υγρή κατάσταση για το γυαλί, σε θερμοκρασία κάτω από το σημείο τήξης ισορροπίας του υλικού, ονομάζεται μετάπτωση. Η θερμοκρασία μετάπτωσης είναι περίπου η θερμοκρασία στην οποία το ιξώδες του υγρού υπερβεί μια συγκεκριμένη τιμή (περίπου 1012 Pa · s). Η θερμοκρασία μετάβασης εξαρτάται από την ταχύτητα ψύξης, με τη μετάβαση από γυαλί που εμφανίζονται σε υψηλότερες θερμοκρασίες για ταχύτερους ρυθμούς ψύξης. Η ακριβής φύση της μετάβασης γυαλιού είναι το αντικείμενο της εν εξελίξει έρευνας. Ενώ είναι σαφές ότι η μετάβαση από γυαλί δεν είναι μια πρώτης τάξεως θερμοδυναμική μετάβασης (όπως η τήξη), υπάρχει συζήτηση για το εάν πρόκειται για ένα μεταβατικό στάδιο ανώτερης τάξης, ή απλώς μια κινητική αποτέλεσμα.