Поверхностными дефектами кристаллической решетки являются 1 трещины 2 границы зерен 3 раковины

Поверхностные дефекты кристаллической решетки играют важную роль в определении механических свойств материалов. К ним относятся трещины, границы зерен и раковины, которые могут значительно влиять на прочность и стойкость к коррозии. Трещины представляют собой разрывы в структуре, способные накапливать напряжения, в то время как границы зерен формируются на стыках отдельных кристаллов, приводя к изменению свойств материала в этих областях.

Раковины, или углубления на поверхности, возникают в результате различных физических и химических процессов, таких как коррозия или механические повреждения. Изучение таких дефектов важно для разработки более устойчивых материалов и оптимизации их применения в различных отраслях, включая строительство и автомобильную промышленность.

Дефекты в кристаллах

Дефе́кты в криста́ллах, устойчивые нарушения правильного расположения атомов , ионов или молекул в узлах кристаллической решётки . Дефекты образуются в процессе роста кристалла из расплава или раствора , при введении примесей, под влиянием внешних воздействий: тепловых, механических и электрических, при облучении нейтронами , электронами , рентгеновскими и УФ-лучами (см. статью Радиационные дефекты ). Дефекты могут быть либо атомарного масштаба, либо макроскопических размеров.

Классификация дефектов основана на числе пространственных измерений, в которых размеры дефектного участка (ядра дефекта) значительно превышают межатомное расстояние a a a . Если все размеры дефекта сравнимы с a a a , то дефекты называются нульмерными, или точечными. Это наиболее распространённый тип дефектов.

К точечным дефектам относятся вакансии , примесные атомы (чужеродные атомы или ионы, замещающие основные частицы, образующие кристалл, либо внедряющиеся между ними) и межузельные атомы (собственные атомы или ионы, сместившиеся из своих нормальных положений). Точечными дефектами также являются центры окраски (комбинации вакансий с электронами проводимости или дырками ). В ионных кристаллах точечные дефекты возникают парами.

Две вакансии противоположного знака образуют т. н. дефект Шоттки. Пара, состоящая из межузельного иона и оставленной им вакансии, называется дефектом Френкеля . В любом кристалле при температуре , отличной от 0 К, существует некоторая термодинамически равновесная концентрация точечных дефектов, которую можно изменять, например, допированием, т. е. введением в решётку иона с зарядом, отличным от заряда замещаемого иона. Тогда, согласно принципу электронейтральности, в решётке должно образоваться дополнительное число вакансий или межузельных ионов для компенсации избыточного локального заряда примеси. В зависимости от вида и концентрации точечные дефекты могут существенно влиять на электрические, магнитные и оптические свойства кристаллов, а изменение их концентрации позволяет управлять этими свойствами и создавать материалы с заданными свойствами для микроэлектроники , лазерной техники и др.

Читайте: Узнайте, как правильно снять сливное отверстие с современной раковины

Одномерные, или линейные, дефекты – это нарушения в структуре кристалла, малые в двух измерениях, но сравнительно протяжённые в третьем. Линейными дефектами являются цепочки точечных дефектов и дислокации . Как линейные дефекты также рассматриваются дисклинации – протяжённые дефекты, возникающие в результате нарушения симметрии векторного поля в средах, обладающих упорядочением некоторого аксиального вектора, например вектора директора в жидких кристаллах , вектора антиферромагнетизма в антиферромагнетиках .

Двумерными, или поверхностными, дефектами являются дефекты упаковки , границы двойников (см. статью Двойникование кристаллов ), границы магнитных или сегнетоэлектрических доменов, границы зёрен в поликристаллических материалах , межфазные границы в сплавах , сама поверхность кристалла.

Трёхмерными, или объёмными, дефектами являются поры, трещины, включения других фаз, тетраэдры из дефектов упаковки. Образуются, как правило, в кристаллах, полученных в неравновесных условиях. Объёмные дефекты обычно ухудшают свойства кристаллов, однако в ряде случаев такие дефекты специально создают в поликристаллических материалах для предотвращения их рекристаллизации .

Дефекты влияют практически на все свойства кристаллов. В значительной степени ими определяются т. н. структурно-чувствительные свойства: диффузионные явления (движение точечных дефектов), прочность и пластичность (зарождение, взаимодействие и аннигиляция дислокаций, дисклинаций и точечных дефектов), разрушение (зарождение и рост трещин при объединении дислокаций), рекристаллизация, двойникование, фазовые превращения (движение точечных дефектов, межзёренных и межфазных границ), радиационные явления (изменения свойств кристаллов под действием высокоэнергетических частиц, создающих точечные и линейные дефекты), электрические, оптические и другие свойства, обусловленные взаимодействием носителей заряда с дефектами.

Атомная структура ядер дислокаций, точечных и поверхностных дефектов наблюдается с помощью автоионного микроскопа , методами электронной микроскопии прямого разрешения и др. Дифракционные методы ( электронография , рентгеновский структурный анализ , структурная нейтронография , туннельная и силовая микроскопия) используются для определения атомных конфигураций дефектов, их объёмной плотности и характера распределения в объёме кристалла; для установления упругих полей дефектов и их кристаллогеометрических характеристик.

Читайте: Как правильно чистить кухонную раковину Blanco