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

Átírás

1 Folyadékok víz Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok 1 saját térfogat nincs saját alak/folyékony nincsenek belső nyíróerők rövid távú rend nm nagyságú, rendezett, dinamikusan változó tartományok sok szerkezeti iba magas mozgási szabadságfok izotróp viszkozitás/fluiditás 2 Viszkozitás () F rotációs viszkoziméter F (fluiditás ~ 1/) Newton-féle súrlódási törvény: nyíróerők! v Fs A y Fs v A y nyíró g sebesség F ~ v viszkozitás (belső súrlódási együttató) [] = Pa s sebességgradiens 3 függ: anyagi minőség őmérséklet Néány anyag viszkozitása: levegő víz anyag műnyál (UA szabadalom) glicerin metil metakrilát monomer etilén glikol dimetakrilát monomer cink foszfát cinkoxideugenol szilikon (mpas) 0,019 (20 C) 1 (20 C) (20 C) 0,5 (25 C) 3,4 (25 C) (25 C) (37 C) (37 C) őmérséklet folyadékok 4 1

2 függ: nyíróerők/sebességgradiens (sebességesés)?? Normális (v. newtoni) folyadék: A viszkozitás a őmérsékleten kívül nem függ egyéb tényezőktől (pl. a sebességeséstől, ill.az áramlási sebességtől). Anomális (v. nem-newtoni) folyadékok: A viszkozitás a őmérsékleten kívül függ a sebességeséstől. F s pszeudoplasztikus F s F s dilatáns newtoni Bingam-folyadék: függ: idő?? Tixotróp folyadékok: F v/ pl. nyál, polikarboxilát cementek, elasztomer lenyomatanyagok pl. műgyanta alapú kompozitok Reopex folyadékok: t pl. egyes lenyomat anyagok vér Nem összetévesztendő a pszeudoplasztikus, ill. dilatáns folyadékokkal! 5 t 6 Víz -- + dipól (kristály = szilárdtest) zilárd anyag kristályos amorf egykristály polikristályos magas fajő, olvadás- és párolgáső nagy felületi feszültség jó oldószer mikrokristályos nanokristályos 7 8 2

3 zilárdtestek (kristályok) Kristálytípusok saját térfogat, saját alak osszú távú rend makroszkópikus méretű rendezett tartományok periodicitás, elemi cella, kristályrács csak kevés iba alacsony mozgási szabadságfok sokszor anizotróp atomkristály ionkristály apatit i fémkristály kristályrács molekulakristály elemi cella 9 10 kötés egység kötési energia kj/mol merevség? olvadáspont? keménység? vezetés? Kristályrács típusok köbös exagonális kovalens atom merev magas - ionos +/- ionok merev magas - fémes + ion; elektron engerelető magas + H-íd molekula 20 merev alacsony - v.d.waals molekula/n emesgáz atom 2 lágy nagyon alacsony - köbös egyszerű köbös tércentrált köbös lapcentrált gyémánt só arany jég grafit 11 tetragonális trigonális rombos monoklin triklin 12 3

4 Polimorfizmus tridimit krisztobalit kvarc Például: io 2 szén (C) ón (n) fullerén nanocső gyémánt elemek polimorfizmusa = 13 grafit 14 allotrópia Polikristályos anyagok mikrokristályos nanokristályos szemcsék polikristályos kvarc Amorf anyagok rövid távú rend sok szerkezeti iba nincs saját alak/folyékony de nagyon nagy viszkozitás, túlűtött folyadék mecanikailag kemény izotróp pl. üveg, műgyanta, viasz, bitumen,... szemcseatárok ibák! általában izotróp kristályos io 2 amorf io

5 Apatit Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 Ca 5 (PO 4 ) 3 X OH : idroxiapatit F : fluorapatit exagonális ionkristály Kristályibák pontibák termikus vakancia (cottky-iba) Frenkel-iba n N e kt cottkyibák száma interstícium idegen atom szubsztitúciós dentinben, csontban: nm x 6 nm es kristályok zománcban: nm x 30 nm es kristályok 17 interstíciális ötvözetek!! 18 Termikus ibák biológiai makromolekulákban: diszlokációk éldiszlokáció csavardiszlokáció titán ötvözet diszlokációi felületi ibák n N e kt A ibák erősen befolyásolják a tulajdonságokat! Al 2 O 3 Al 2 O 3 +Cr +++ felbomlott H-idak száma

6 Folyadékkristályok Termotróp: szmektikus Kontakttermográfia (termooptikai effektus) 1883 Reinitzer anizodimenziós molekulák mezofázis részben rendezett struktúra folyékony optikailag anizotróp szerkezete érzékeny külső atásokra nematikus koleszterikus LCD (elektroooptikai effektus) Liotróp: lamelláris idrofil foszfolipid molekula idrofób víz liposzóma 23 6