Orientacja krystalograficzna
Orientacja krystalograficzna – ułożenie przestrzenne sieci krystalicznej monokryształu w stosunku do zewnętrznego układu odniesienia (np. krawędzi i płaszczyzn ograniczających kryształ)[1]. W materiałach polikrystalicznych determinuje wzajemne ułożenie sieci poszczególnych ziaren krystalicznych, czyli teksturę krystaliczną[1][2].
Wpływ orientacji krystalograficznej na właściwości materiału
Kryształy wykazują anizotropię, czyli zależność właściwości od kierunku. W materiałach polikrystalicznych orientacja krystalograficzna ziaren jest przypadkowa, a w efekcie ich właściwości uśredniają się i materiał jest izotropowy[3]. Izotropia może być cechą pożądaną, np. przy głębokim wytłaczaniu blach, podczas którego metal powinien przemieszczać się równomiernie we wszystkich kierunkach[1]. W niektórych zastosowaniach dąży się jednak do anizotropii poprzez uzyskanie uporządkowanej orientacji krystalograficznej. Np. łopatki turbin silników turboodrzutowych wytwarza się w komputerowo sterowanym procesie kierunkowego krzepnięcia, aby uzyskać pożądaną orientację krystaliczną, dzięki czemu mają lepszą odporność na wysoką temperaturę[4]. Z kolei monokryształy kwarcu wywarza się z wykorzystaniem zarodków krystalizacji o zdefiniowanej orientacji krystalograficznej[5]. Stwierdzono też, że uporządkowana orientacja krystalograficzna mikrokryształów grafitu w elektrodach może zostać wymuszona przez prowadzenie procesu formowania elektrody w silnym stałym polu magnetycznym. Akumulatory litowo-jonowe z tak wytworzonymi elektrodami ładują się blisko trzy razy szybciej niż z elektrodami standardowymi, z przypadkową orientacją[6]. Orientacja krystalograficzna wpływa również na właściwości chemiczne produktu, np. aktywność katalizatorów. Przykładowo reakcja N
2 + 3H
2 → 2NH
3 zachodzi najefektywniej na powierzchniach (111) kryształów żelaza[7]. Zróżnicowana reaktywność poszczególnych płaszczyzn krystalograficznych pozwala na ich uwidocznienie poprzez trawienie chemiczne stopów polikrystalicznych. Ziarna, które mają wystawione na działanie odczynnika bardziej reaktywne płaszczyzny, ulegają szybszemu strawieniu, pozostawiając ziarna o innej orientacji. Uzyskane płaszczyzny różnie zorientowanych mikrokryształów można zaobserwować pod mikroskopem lub wykorzystując zjawisko interferencji światła[8].
Przypisy
- ↑ a b c KrzysztofK. Sztwiertnia KrzysztofK., Characteristics of materials structure by the X-ray diffraction. IV. Crystallographic texture [online], Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN [dostęp 2023-11-17] (ang.).
- ↑ KrzysztofK. Sztwiertnia KrzysztofK., Orientation characteristics of the microstructure of materials. Crystallographic orientations, Misorientations, Image Quality Factors [online], Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN [dostęp 2023-11-17] (ang.).
- ↑ MariaM. Głowacka MariaM., AndrzejA. Zieliński AndrzejA. (red.), Podstawy materiałoznawstwa, Gdańsk: Politechnika Gdańska, 2011, s. 26–27 .
- ↑ G.W.G.W. Meetham G.W.G.W., High-Temperature Materials, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 37–38, DOI: 10.1002/14356007.a13_025 (ang.).
- ↑ Otto W.O.W. Flörke Otto W.O.W. i inni, Silica, [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 16, DOI: 10.1002/14356007.a23_583.pub2 (ang.).
- ↑ OğuzO. Bayındır OğuzO. i inni, Controlling the Crystallographic Orientation of Graphite Electrodes for Fast-Charging Li-Ion Batteries, „ACS Applied Materials & Interfaces”, 14 (1), 2022, s. 891–899, DOI: 10.1021/acsami.1c19735 (ang.).
- ↑ ThomasT. Scott ThomasT., MaryM. Eagleson MaryM., Concise Encyclopedia Chemistry, Walter de Gruyter, 1988, s. 188–189, ISBN 0-89925-457-8 (ang.).
- ↑ MariaM. Głowacka MariaM., AndrzejA. Zieliński AndrzejA. (red.), Podstawy materiałoznawstwa, Gdańsk: Politechnika Gdańska, 2011, s. 43–44 .
