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

Átírás

1 Molekulák energiaállapotai E molekula E elektron E (A tankönyvben nem található téma!) vibráció E rotáció pl. vibráció 1 ev 0,1 ev 0,01 ev Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Molekulák, 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 Mindegyik energia kvantált! diszkrét energianívók elektronállapotok (energianívók) (A rotációs nívók nincsenek feltüntetve!) vibrációs nívók 2 Folyadékok folyékony szilárd Viszkozitás (h) F=? Fluiditás, azaz folyósság (1/h) F = F s F=? F s 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. F=? (l. később Hagen-Poiseuille-törvény) Newton-féle súrlódási törvény: v Fs h A h viszkozitás (belső súrlódási együttható) [h] = Pa s nyíró Fs v h A h g v nyírófeszültség sebességgradiens 3 nyíró h g v 4 1

2 Fs v h A h g v sebességgradiens A vizskozitás mérése pl. rotációs viszkoziméterrel: A gradiens értelmezéséhez a hőmérsékletgradiens példáján: hőmérsékletgradiens Viszkózus test modellje: 5 Newton-féle súrlódási törvény: h v h v Fs h A h h az egyenes meredeksége (állandó) levegő anyag műnyál (UA szabadalom) glicerin metil metakrilát monomer etilén glikol dimetakrilát monomer cink foszfát cinkoxideugenol Néhány anyag viszkozitása: 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: anyagi minőség hőmérséklet h függ: nyíróerők/sebességgradiens (sebességesés)?? folyadékok Normális (v. newtoni) folyadék Anomális (v. nem-newtoni) folyadékok pl., olaj pszeudoplasztikus pl. nyál, vér, polikarboxilát cementek, elasztomer lenyomatanyagok dilatáns pl. műgyanta alapú kompozitok (A gázok viszkozitása növekszik a hőmérsékletük növelésével. Miért?) 7 8 2

3 Bingham-folyadék: F Nyál mucin h függ: idő?? v/h pszeudoplasztikus folyadék Tixotróp folyadékok: h Reopex folyadékok: t pl. egyes lenyomat anyagok Műnyál: h Nem összetévesztendő a pszeudoplasztikus, ill. dilatáns folyadékokkal! t 9 10 Víz -- + dipól zilárd anyag (kristály = szilárdtest) kristályos amorf egykristály polikristályos mikrokristályos magas fajhő, olvadás- és párolgáshő nagy felületi feszültség jó oldószer nanokristályos 11 anizotrop izotrop 12 3

4 Apatit Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 Ca 5 (PO 4 ) 3 X OH : hidroxiapatit F : fluorapatit hexagonális ionkristály dentinben, csontban: nm x 6 nm es kristályok zománcban: nm x 30 nm es kristályok 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 15 (l. ötvözetek!!) 16 4

5 Ponthibák keletkezése, mozgása: diszlokációk éldiszlokáció csavardiszlokáció Termikus hibák biológiai makromolekulákban: n N e kt felbomlott H-hidak száma felületi hibák titán ötvözet diszlokációi 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

6 (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 LCD (elektroooptikai effektus) Liotróp folyadékkristályok pl.: hidrofil foszfolipid molekula hidrofób lamelláris liposzóma 23 Tankönyv fejezetei: 4,