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

Átírás

1 Folyadékok folyékony szilárd Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok Kiemelt témák: Viszkozitás Apatit Kristályhibák és jelentőségük Amorf anyagok Folyadékkristályok (A tankönyvben nem található téma!) Tankönyv fejezetei: 4, 5 Feladatok: 1. fej.: 22, 23, 32, 34, 35 1 Nincs saját alakja: deformálás után úgy marad, nem ébrednek benne visszatérítő nyíróerők. Rövid távú, dinamikus rendezettség izotrop Van saját alakja: deformálás után visszaalakul, mert visszatérítő nyíróerők léptek föl benne. 2 Viszkozitás (h) F=? Fluiditás, azaz folyósság (1/h) F = F s F=? h A h g v sebességgradiens A gradiens értelmezéséhez a hőmérsékletgradiens példáján: hőmérsékletgradiens F s F=? (l. később Hagen-Poiseuille-törvény) Newton-féle súrlódási törvény: A vizskozitás mérése pl. rotációs viszkoziméterrel: Viszkózus test modellje: h A h viszkozitás (belső súrlódási együttható) [h] = Pa s nyíró h A h g v nyírófeszültség sebességgradiens nyíró h g v 3 4 1

2 Newton-féle súrlódási törvény: h A h h az egyenes meredeksége (állandó) Néhány anyag viszkozitása: h függ: anyagi minőség hőmérséklet anyag h (mpas) levegő 0,019 (20 C) 1 (20 C) műnyál (UA szabadalom) 2 10 glicerin 1500 (20 C) metil metakrilát monomer 0,5 (25 C) h etilén glikol dimetakrilát monomer 3,4 (25 C) cink foszfát (25 C) cinkoxideugenol (37 C) h szilikon (37 C) 5 (A gázok viszkozitása növekszik a hőmérsékletük növelésével. Miért?) 6 h függ: nyíróerők/sebességgradiens (sebességesés)?? Bingham-folyadék: F /h h függ: idő?? Tixotróp folyadékok: folyadékok h Normális (v. newtoni) folyadék pl., olaj Anomális (v. nem-newtoni) folyadékok t pl. egyes lenyomat anyagok pszeudoplasztikus dilatáns Reopex folyadékok: pl. nyál, vér, polikarboxilát cementek, elasztomer lenyomatanyagok pl. műgyanta alapú kompozitok h Nem összetévesztendő a pszeudoplasztikus, ill. dilatáns folyadékokkal! 7 t 8 2

3 Nyál pszeudoplasztikus folyadék mucin Víz -- + dipól Műnyál: magas fajhő, olvadás- és párolgáshő nagy felületi feszültség jó oldószer 9 10 zilárd anyag (kristály = szilárdtest) kristályos amorf egykristály polikristályos mikrokristályos Apatit Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 Ca 5 (PO 4 ) 3 X OH : hidroxiapatit F : fluorapatit hexagonális ionkristály nanokristályos Dentinben, csontban: nm x 6 nm es kristályok anizotrop izotrop 11 Zománcban: nm x 30 nm es kristályok 12 3

4 Polimorfizmus io 2 Például: szén (C) tridimit krisztobalit kvarc Kristályhibák ponthibák termikus vakancia (chottky-hiba) Frenkel-hiba n N e kt chottkyhibák száma ón (n) interstícium idegen atom fullerén szubsztitúciós interstíciális grafit gyémánt nanocső elemek polimorfizmusa = allotrópia 13 (l. ötvözetek!!) 14 Ponthibák keletkezése, mozgása: diszlokációk éldiszlokáció csavardiszlokáció Termikus hibák biológiai makromolekulákban: n N e kt felbomlott H-hidak száma felületi hibák titán ötvözet diszlokációi

5 A hibák erősen befolyásolják a tulajdonságokat! pl. optikai tulajdonságok Al 2 O 3 + Cr 3+ + V 2+ Fe 2+ +Ti 4+ +Fe 2+ Amorf anyagok rövid távú rend sok szerkezeti hiba nincs saját alak/folyékony de nagyon nagy viszkozitás, túlhűtött folyadék, ezért úgy tűnik, van saját alakjuk mechanikailag kemény izotrop = üveg, üvegszerű anyag pl. üveg, műgyanta, viasz, bitumen,... pl. mechanikai tulajdonságok (A tankönyvben nem található téma!) Folyadékkristályok Termotróp folyadékkristályok: szmektikus Kontakttermográfia (termooptikai effektus) 1883 Reinitzer anizodimenziós molekulák mezofázis részben rendezett struktúra folyékony optikailag anizotróp szerkezete nagyon érzékeny a külső hatásokra nematikus koleszterikus

6 LCD (elektroooptikai effektus) Liotróp folyadékkristályok pl.: hidrofil foszfolipid molekula hidrofób lamelláris liposzóma Következő előadáshoz: 6., 7. tankönyvi fejezetek