Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Átírás

1 Folyadékok folyékony nincs saját alakja szilárd van saját alakja (deformálás után úgy marad, nem (deformálás után visszaalakul, mert ébrednek benne visszatérítő nyíróerők) visszatérítő nyíróerők léptek föl benne) Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok 1 Rövid távú, dinamikus rendezettség 2 Viszkozitás (h) (fluiditás ~ 1/h) F = F s A gradiens értelmezéséhez: hőmérsékletgradiens Newton-féle súrlódási törvény: v Fs h A h F s viszkozitás (belső súrlódási együttható) [h] = Pa s rotációs viszkoziméter Newton-féle súrlódási törvény: nyíró Fs v h A h g v nyírófeszültség sebességgradiens nyíró h g v 3 4 1

2 Alternatív viszkozitásmérési lehetőség: h függ: anyagi minőség hőmérséklet Viszkózus test modellje: F h ~ v l. később Hagen-Poiseuille-törvény 5 Néhány anyag viszkozitása: levegő anyag műnyál (UA szabadalom) glicerin metil metakrilát monomer etilén glikol dimetakrilát monomer cink foszfát cinkoxideugenol h (mpas) 0,019 (20 C) 1 (20 C) (20 C) 0,5 (25 C) 3,4 (25 C) (25 C) (37 C) szilikon (37 C) 6 h függ: nyíróerők/sebességgradiens (sebességesés)?? Bingham-folyadék: F v/h h függ: idő?? Tixotróp folyadékok: folyadékok h Normális (v. newtoni) folyadék pl., olaj Anomális (v. nem-newtoni) folyadékok pszeudoplasztikus dilatáns Reopex folyadékok: t pl. egyes lenyomat anyagok pl. nyál, vér, polikarboxilát cementek, elasztomer lenyomatanyagok pl. műgyanta alapú kompozitok h Nem összetévesztendő a pszeudoplasztikus, ill. dilatáns folyadékokkal! 7 t 8 2

3 Víz -- + dipól (kristály = szilárdtest) zilárd anyag kristályos amorf egykristály polikristályos mikrokristályos magas fajhő, olvadás- és párolgáshő nagy felületi feszültség jó oldószer nanokristályos 9 10 zilárdtestek (kristályok) Kristálytípusok saját térfogat, saját alak hosszú távú rend makroszkópikus méretű rendezett tartományok periodicitás, elemi cella, kristályrács csak kevés hiba alacsony mozgási szabadságfok sokszor anizotróp atomkristály ionkristály fémkristály apatit i kristályrács molekulakristály elemi cella

4 kötés egység kötési energia kj/mol merevség? olvadáspont? keménység? vezetés? Kristályrács típusok köbös hexagonális kovalens atom merev magas - ionos +/- ionok merev magas - fémes + ion; elektron hengerelhető magas + H-híd molekula 20 merev alacsony - v.d.waals molekula/ nemesgáz atom 2 lágy nagyon alacsony - köbös egyszerű köbös tércentrált köbös lapcentrált gyémánt só arany jég grafit 13 tetragonális trigonális rombos monoklin triklin 14 Polimorfizmus io 2 Például: tridimit krisztobalit kvarc Polikristályos anyagok mikrokristályos nanokristályos szemcsék szén (C) ón (n) polikristályos kvarc fullerén grafit gyémánt nanocső elemek polimorfizmusa = allotrópia 15 szemcsehatárok hibák! általában izotróp 16 4

5 Apatit Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 Ca 5 (PO 4 ) 3 X OH : hidroxiapatit F : fluorapatit hexagonális ionkristály Kristályhibák ponthibák termikus vakancia (chottky-hiba) Frenkel-hiba n N e kt chottkyhibák száma interstícium idegen atom szubsztitúciós dentinben, csontban: nm x 6 nm es kristályok zománcban: nm x 30 nm es kristályok 17 interstíciális (l. ötvözetek!!) 18 Ponthibák keletkezése, mozgása: diszlokációk éldiszlokáció csavardiszlokáció Termikus hibák biológiai makromolekulákban: felületi hibák titán ötvözet diszlokációi n N e kt felbomlott H-hidak száma A hibák erősen befolyásolják a tulajdonságokat! Al 2 O 3 Al 2 O 3 +Cr

6 Amorf anyagok = üveg, üvegszerű anyag Folyadékkristályok Termotróp: rövid távú rend sok szerkezeti hiba nincs saját alak/folyékony de nagyon nagy viszkozitás, túlhűtött folyadék mechanikailag kemény izotróp pl. üveg, műgyanta, viasz, bitumen, Reinitzer anizodimenziós molekulák mezofázis részben rendezett struktúra folyékony optikailag anizotróp szerkezete érzékeny külső hatásokra szmektikus nematikus koleszterikus Kontakttermográfia (termooptikai effektus) Liotróp: hidrofil foszfolipid molekula hidrofób lamelláris LCD (elektroooptikai effektus) liposzóma