Բյուրեղները պինդ մարմիններ են՝ կանոնավոր երկրաչափական ձևով։ Կառուցվածքը, որի ներսում տեղակայված են դասավորված մասնիկները, կոչվում է բյուրեղյա վանդակ: Մասնիկների տեղակայման կետերը, որոնցում դրանք տատանվում են, կոչվում են բյուրեղային ցանցի հանգույցներ։ Այս բոլոր մարմինները բաժանված են միաբյուրեղների և բազմաբյուրեղների։
Ինչ են միայնակ բյուրեղները
Մինաբյուրեղները միաբյուրեղներ են, որոնցում բյուրեղային ցանցն ունի հստակ կարգ: Հաճախ մեկ բյուրեղն ունի կանոնավոր ձև, սակայն այդ հատկանիշը պարտադիր չէ բյուրեղի տեսակը որոշելիս: Հանքանյութերի մեծ մասը միայնակ բյուրեղներ են։
Արտաքին ձևը կախված է նյութի աճի տեմպերից: Դանդաղ աճով և նյութի միատարրությամբ բյուրեղները ճիշտ կտրվածք ունեն: Միջին արագությամբ կտրվածքը չի արտահայտվում։ Բյուրեղացման բարձր արագությամբ աճում են բազմաթիվ միաբյուրեղներից բաղկացած բազմաբյուրեղներ։
Մինաբյուրեղների դասական օրինակներն են ադամանդը, քվարցը,տոպազ. Էլեկտրոնիկայի մեջ առանձնահատուկ նշանակություն ունեն միայնակ բյուրեղները, որոնք ունեն կիսահաղորդիչների և դիէլեկտրիկների հատկություններ։ Միայնակ բյուրեղների համաձուլվածքները բնութագրվում են աճող կարծրությամբ: Ուլտրամաքուր միաբյուրեղներն ունեն նույն հատկությունները՝ անկախ ծագումից: Հանքանյութերի քիմիական կազմը կախված է աճի տեմպերից։ Որքան դանդաղ է բյուրեղը աճում, այնքան ավելի կատարյալ է նրա կազմը։
պոլիբյուրեղներ
Մինաբյուրեղները և բազմաբյուրեղները բնութագրվում են բարձր մոլեկուլային փոխազդեցությամբ: Բազմաբյուրեղը բաղկացած է բազմաթիվ միաբյուրեղներից և ունի անկանոն ձև: Նրանք երբեմն կոչվում են բյուրեղներ: Նրանք հայտնվում են բնական աճի արդյունքում կամ աճեցվում են արհեստականորեն։ Պոլիկյուրիստները կարող են լինել համաձուլվածքներ, մետաղներ, կերամիկա: Հիմնական բնութագրերը կազմված են միայնակ բյուրեղների հատկություններից, սակայն հատիկների չափերը, նրանց միջև հեռավորությունը և հատիկների սահմանները մեծ նշանակություն ունեն։ Սահմանների առկայության դեպքում բազմաբյուրեղների ֆիզիկական բնութագրերը զգալիորեն փոխվում են, ուժը նվազում է:
Պոլիկյուրիստներն առաջանում են բյուրեղացման, բյուրեղային փոշիների փոփոխության արդյունքում։ Այս միներալներն ավելի քիչ կայուն են, քան միայնակ բյուրեղները, ինչը հանգեցնում է առանձին հատիկների անհավասար աճի:
Պոլիմորֆիզմ
Մինաբյուրեղները նյութեր են, որոնք կարող են գոյություն ունենալ միանգամից երկու վիճակում, որոնք տարբերվում են իրենց ֆիզիկական հատկություններով: Այս հատկանիշը կոչվում է պոլիմորֆիզմ։
Միևնույն ժամանակ, մի վիճակում գտնվող նյութը կարող է ավելի կայուն լինել, քան մյուսը: Երբ շրջակա միջավայրի պայմանները փոխվում են, իրավիճակը կարող էփոփոխություն։
Պոլիմորֆիզմը հետևյալ տեսակների է.
- Վերակառուցում. քայքայումը տեղի է ունենում ատոմների և մոլեկուլների համար:
- Դեֆորմացիա - կառուցվածքը փոփոխված է: Առաջանում է սեղմում կամ ձգում։
- Shift - կառուցվածքի որոշ տարրեր փոխում են իրենց գտնվելու վայրը:
Բյուրեղների հատկությունները կարող են փոխվել բաղադրության հանկարծակի փոփոխության դեպքում: Պոլիմորֆիզմի դասական օրինակը ածխածնի փոփոխությունն է: Մի վիճակում դա ադամանդ է, մյուսում՝ գրաֆիտ, տարբեր հատկություններ ունեցող նյութեր։
Ածխաջրերի որոշ տեսակներ տաքացնելիս վերածվում են գրաֆիտի: Հատկությունների փոփոխությունները կարող են տեղի ունենալ առանց բյուրեղային ցանցի դեֆորմացման: Երկաթի դեպքում որոշ բաղադրիչների փոխարինումը հանգեցնում է մագնիսական հատկությունների անհետացմանը։
Բյուրեղյա ամրություն
Ժամանակակից տեխնոլոգիաներում օգտագործվող ցանկացած նյութ ունի վերջնական ամրություն: Նիկելի, քրոմի և երկաթի համաձուլվածքն ունի ամենամեծ ուժը։ Մետաղների ամրության բարձրացումը կբարելավի ռազմական և քաղաքացիական տեխնիկան։ Մաշվածության դիմադրության բարձրացումը կհանգեցնի ավելի երկար ծառայության ժամկետի: Այդ իսկ պատճառով գիտնականները երկար ժամանակ ուսումնասիրում էին միայնակ բյուրեղների ուժը։
Մաքուր միաբյուրեղները իդեալական բյուրեղյա վանդակավոր բյուրեղներ են, պարունակում են փոքր թվով թերություններ: Թերությունների քանակի նվազմամբ մետաղների ամրությունը մի քանի անգամ ավելանում է։ Միևնույն ժամանակ, մետաղի խտությունը մնում է գրեթե նույնը։
Իդեալական վանդակավոր մեկ բյուրեղները դիմացկուն են մեխանիկական սթրեսներին մինչև հալման ջերմաստիճանը: Մի փոխիր հետժամանակ. Ամենից հաճախ նման միաբյուրեղները զրոյական տեղաշարժ ունեն: Բայց սա կամընտիր պայման է։ Ուժեղությունը բացատրվում է նրանով, որ միկրոճաքերը ձևավորվում են այն վայրերում, որտեղ կան ամենամեծ թվով տեղահանումներ։ Իսկ դրանց բացակայության դեպքում ճաքեր առաջանալու տեղ չկա։ Սա նշանակում է, որ միաբյուրեղը կգործի այնքան ժամանակ, մինչև իր ուժի շեմը չանցնի։
Արհեստական մենաբյուրեղներ
Մինաբյուրեղների աճը հնարավոր է գիտության ներկայիս մակարդակում: Մետաղը մշակելիս, առանց դրա բաղադրությունը փոխելու, կարող եք ստեղծել մեկ բյուրեղ, որն ունի անվտանգության բարձր սահման:
Մինաբյուրեղների արտադրության 2 հայտնի մեթոդ կա.
- գերբարձր ճնշման և մետաղի ձուլում;
- կրիոգեն ճնշում.
Առաջին մեթոդը տարածված է թեթև մետաղների մշակման համար։ Հաշվի առնելով մետաղի մաքրությունը և աճող ճնշումը, աստիճանաբար կհայտնվի նոր մետաղ, որն ունի նույն հատկությունները, բայց ուժեղացված ուժով: Որոշակի պայմաններում հնարավոր է ձեռք բերել մեկ բյուրեղ՝ իդեալական վանդակավոր ցանցով։ Կեղտերի առկայության դեպքում կա հավանականություն, որ բյուրեղյա վանդակը իդեալական չի լինի:
Ծանր մետաղներում ճնշման աճով տեղի է ունենում կառուցվածքի փոփոխության գործընթաց։ Միաբյուրեղը դեռ չի ստացվել, բայց նյութը փոխել է հատկությունները։
Կրիոգեն ձուլումը հիմնված է կրիոգեն հեղուկների արտադրության վրա: Բյուրեղացումը մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ չի լինում։ Կիսաբյուրեղային ձևը էլեկտրական լիցքավորվելուց հետո դառնում է բյուրեղ։
Ադամանդև քվարց
Ադամանդի հատկությունները հիմնված են այն փաստի վրա, որ այն ատոմային բյուրեղային ցանցով նյութ է։ Ատոմների միջև կապը որոշում է ադամանդի ուժը: Մշտական պայմաններում ադամանդը չի փոխվում։ Վակուումի ազդեցության տակ այն աստիճանաբար վերածվում է գրաֆիտի։
Բյուրեղների չափերը զգալիորեն տարբերվում են: Սինթետիկորեն աճեցված ադամանդներն ունեն խորանարդի դեմքեր և տարբերվում են իրենց նմանակներից: Ադամանդի հատկությունները օգտագործվում են ապակի կտրելու համար։
Քվարցի բյուրեղները հանդիպում են ամենուր: Հանքանյութը ամենատարածվածներից է: Քվարցը սովորաբար անգույն է: Եթե քարի ներսում շատ ճաքեր կան, ապա այն սպիտակ է։ Երբ ավելացվում են այլ կեղտեր, այն փոխում է գույնը:
Քվարց բյուրեղները օգտագործվում են ապակու արտադրության մեջ, ուլտրաձայնի ստեղծման համար, էլեկտրական, ռադիո և հեռուստատեսային սարքավորումներում: Որոշ տեսակներ օգտագործվում են ոսկերչության մեջ։
Մինաբյուրեղների կառուցվածք
Պինդ վիճակում գտնվող մետաղներն ունեն բյուրեղային կառուցվածք։ Միայնակ բյուրեղների կառուցվածքը փոփոխվող ատոմների անվերջ շարք է: Իրականում ատոմների դասավորությունը կարող է խախտվել ջերմային ազդեցությունների պատճառով՝ մեխանիկական կամ մի շարք այլ պատճառներով։
Բյուրեղյա վանդակաճաղերը հանդիպում են 3 տեսակի՝
- վոլֆրամի տեսակ;
- պղնձի տեսակ;
- մագնեզիումի տեսակ։
Դիմում
Արհեստական մենաբյուրեղները նոր հատկություններով նյութ ստանալու հնարավորություն է։ Միայնակ բյուրեղների կիրառման տարածքը շատ մեծ է: Քվարցը և սպարը ստեղծվել են բնության կողմից, իսկ նատրիումի ֆտորիդը արհեստականորեն աճեցվել է:
Միաբյուրեղներ եննյութեր, որոնք օգտագործվում են օպտիկայի և էլեկտրոնիկայի մեջ. Քվարցը և միկան օգտագործվում են օպտիկայի մեջ, բայց թանկ են: Արհեստական պայմաններում կարելի է աճեցնել մեկ բյուրեղ, որը կտարբերվի մաքրությամբ և ուժով։
Ադամանդն օգտագործվում է այնտեղ, որտեղ պահանջվում է բարձր ամրություն: Բայց այն հաջողությամբ սինթեզվում է արհեստական պայմաններում։ Եռաչափ միայնակ բյուրեղները աճեցվում են հալոցքներից:
