Amorfní materiál

Amorfní materiál je látka, ve které atomy nerespektují žádné pořadí na střední a velké vzdálenosti , což jej odlišuje od krystalizovaných sloučenin . Podmínka vzdálenosti je důležitá, protože na krátké vzdálenosti je struktura většiny sloučenin uspořádána kvůli Gillespieho pravidlům. Tyto brýle jsou elastomery a tekutiny jsou amorfní sloučeniny. V geovědách se obecný termín mineraloid používá k označení třídy těchto nekrystalických materiálů.

Některé materiály mohou existovat v různých amorfních formách, to je polyamorfismus .

• Tyto brýle představují většinu amorfní pevné látky. Nejčastěji se získávají chlazením kapaliny, která nebyla schopna krystalizovat. Obecně viskozita kapaliny klesá s rostoucí teplotou a tento vztah je silnější, čím nižší je viskozitní index. Za určitých podmínek může být teplota kapaliny snížena, aniž by mohla začít krystalizace; médium se stává tak viskózním , že složky (atomy, molekuly, ionty) kapaliny již nemají dostatečnou pohyblivost k dosažení minimální energetické polohy, kterou by měly v krystalizované pevné látce; oni dostat uvízl v chaotický stav  ; kapalina se stala nehybnou a tuhou; jsme v přítomnosti amorfní pevné látky, kterou lze považovat za zmrzlou kapalinu , s obrovskou viskozitou  ; tato konkrétní forma hmoty se nazývá stav sklivce  ; pevná látka je sklo . Dnes vyrábíme minerální skla (nebo anorganická), organická skla (například PMMA ) a kovová skla .
• Skelný organický polymer je pevný tvořen skládaných , propletených , chaotický makromolekulárních řetězců . Tato amorfní struktura je často přirovnávána k „ špagetovému talíři  “ (viz článek:  Náhodný míč ).
• Některé amorfní pevné látky, jako například silikagel , nemají zmrzlou tekutou strukturu; nejsou ve sklovitém stavu.
• Tyto elastomery (elastické kontrakce a polymer) jsou amorfní materiály s velmi specifickými vlastnostmi. Získávají se z kapalných lineárních polymerů (velmi viskózních ) při teplotě místnosti. Aby se zabránilo jejich toku, je mezi polymerními řetězci vytvořena řada můstkových vazeb (s relativně nízkou přemosťovací rychlostí), které je transformují na materiály charakterizované jejich schopností podstoupit velké reverzibilní deformace (vysoká pružnost ).

Některé fyzikální vlastnosti amorfních sloučenin:

• ve skelném stavu mají velmi vysokou viskozitu  : jako kapaliny mohou proudit, ale doba potřebná k pozorování znatelného účinku na sklo je řádově několik miliard let při pokojové teplotě (0,1 s při 600 ° C, 5 dní při 500 ° C, 32 let při 400 ° C). Na rozdíl od legendy , nemůžeme tedy vysvětlit žádným proudem skutečnost, že v některých starých kostelech jsou vitrážová okna silnější na základně a tenčí nahoře. Jinak by kovové těsnění (na bázi olova) rámující vitráže již zmizelo, než jsme pozorovali tok skla;
• mají místní řád, což lze demonstrovat experimenty s difrakcí na prášcích  : zatímco krystal vede k difrakčním vrcholům prostorově lokalizovaným, amorfní sloučenina produktu má velké hrboly. První náraz odpovídá korelacím mezi daným atomem a jeho nejbližšími sousedy, druhý odpovídá korelacím mezi tímto atomem a jeho druhými nejbližšími sousedy atd. Šířka hrboly zvyšuje s pořadí sousedů, což znamená, že korelace stávají slabší: místní příkaz pro daný atom nepřesahuje 5 th nebo 6 th  sousedy.

Fotovoltaické

Některé fotovoltaické panely používají technologii hydrogenovaného amorfního křemíku . Výkon těchto panelů je méně dobrý než u polykrystalických nebo monokrystalických technologií. Amorfní křemík však umožňuje vyrábět velkoplošné panely s nízkými náklady s použitím malého množství suroviny.

Poznámky a odkazy

Poznámky

1. Hodnota této viskozity je obvykle řádově 10 12  Pa s (10 13  poise); pro srovnání, viskozita vody při okolní teplotě a tlaku je pouze 10 −3  Pa s .

Reference

1. Jean P. Mercier, Gérald Zambelli, Wilfried Kurz, TRAITE des Matériaux, svazek 1 -. Úvod do materiálových věd , 3 rd Ed., Lisy polytechniques et Universitaire romandes , 1999 ( ISBN  2-88074-402-4 ) , s. 206.
2. Jean P. Mercier, Gérald Zambelli, Wilfried Kurz, op. cit., str. 64 a str. 205 až 210.
3. Horst Scholze - Sklo - Druhé vydání - Institut du verre - Paříž (1980), str. 3 a str. 106 až 108.
4. Christian Oudet - Polymery - Struktura a vlastnosti - Úvod - Masson (1993) str. 25, 45 a 90-91.
5. „  Aplikace rentgenové difrakce  “ na univ-lemans.fr (přístup 14. dubna 2010 )

Podívejte se také

Související články

• Journal of Non-Crystalline Solids  (in) ( "  Non -rystalical Solid Solid Journal  " ), časopis specializující se na amorfní materiál