Gradul de cristalinitate
Gradul de cristalinitate al unui material (adesea indicat cu „ϰ”) este o cantitate care indică procentul de material care se află în stare cristalină în raport cu cantitatea totală.
În funcție de modul în care exprimăm cantitatea de material, vorbim mai precis despre gradul de cristalinitate „masă” (ϰ m ) sau „volumetrică” (ϰ v ).
Valorile gradului de cristalinitate depind atât de natura chimică a materialului, cât și de modul în care este produs, prelucrat și utilizat.
În general, gradul de cristalinitate variază de la 0 (pentru materialele complet amorfe ) la 1 (pentru materialele complet cristaline ). Materialele cu valori ale gradului de cristalinitate cuprinse între 0 și 1 se numesc „semi-cristaline”.
Măsurarea gradului de cristalinitate
Pentru a estima gradul de cristalinitate, pot fi utilizate următoarele metode:
- Difractometrie cu raze X ;
- calorimetrie cu scanare diferențială ;
- densimetrie ;
- rezonanță magnetică nucleară ;
- spectroscopie în infraroșu .
În special, densimetria este o tehnică care constă în investigarea variației volumului specific pe măsură ce temperatura variază; din rezultatele acestei metode este posibil să se stabilească dacă un material este amorf, semi-cristalin sau cristalin:
- în cazul unui material amorf, există o creștere treptată a volumului specific, cu o variație a pantei în corespondență cu temperatura de tranziție a sticlei ;
- în cazul unui material cristalin, există o variație bruscă a pantei în corespondență cu temperatura de topire; de fapt, în corespondență cu temperatura de topire, are loc o transformare a fazei solid-lichid la o temperatură constantă;
- în cazul unui material semicristalin, există un comportament intermediar între cele două cazuri anterioare.
Cristalinitatea polimerilor
Materialele plastice sunt alcătuite din lanțuri polimerice lungi ; gradul de cristalinitate al materialelor polimerice este mai mare dacă aceste lanțuri polimerice sunt aliniate între ele. Prezența în macromoleculă a grupărilor funcționale voluminos steric și lipsa taxiei împiedică alinierea lanțurilor polimerice, scăzând astfel gradul de cristalinitate.
Prin urmare, polimerii sindiotactici prezintă o cristalinitate mai mare decât polimerii atactici. [1]
În cazul materialelor plastice , gradul de cristalinitate este în general de aproximativ 20 ÷ 80%. [2] În cazul polietilenei de înaltă densitate (HDPE), se pot atinge valori în jur de 95%. Fibrele de aramidă (inclusiv Nomex și Kevlar ) au, de asemenea, valori de cristalinitate ridicate. [1]
Cristalinitatea rocilor
În câmpul geologic , rocile pot fi clasificate în următoarele categorii, pe baza gradului lor de cristalinitate:
- roci holocristaline : complet cristaline;
- roci hipocristaline : parțial cristaline; cristalele sunt scufundate într-o matrice amorfă;
- roci hipoyaline : parțial amorfe;
- roci holoyaline : complet amorfe (de exemplu obsidian ).
Influența gradului de cristalinitate asupra proprietăților materialului
Materialele cu un grad ridicat de cristalinitate sunt în general mai dure, mai dense, mai puțin transparente și au un coeficient de difuzie mai mic al materiei .
De exemplu, PET în formă cristalină are o densitate de 1,499 g / cm 3 , în timp ce în formă amorfă are o densitate de 1,336 g / cm 3 . [3]
Notă
- ^ a b Copie arhivată ( PDF ), pe chifis1.unipv.it . Accesat la 14 februarie 2011 (arhivat din original la 10 mai 2006) .
- ^ Jo Perez, Matériaux non cristallins et science du désordre , PPUR, col. «Sciences appliquées INSA Lyon», Lausanne, 2001 ( ISBN 2880744857 ), p. 201.
- ^ Manual de polimeri, ediția a IV-a, Brandrup J., Immergut EH, Grulke EA, Wiley Interscience
Bibliografie
- (EN) William D. Callister, Material Science and Engineering: An Introduction , ediția a 5-a, John Wiley & Sons Inc, 1999, pp. 461-464, ISBN 0-471-35243-8 .
Elemente conexe
linkuri externe
- ( RO ) IUPAC Gold Book, „cristalinitate” , pe goldbook.iupac.org .
- ( EN ) IUPAC Gold Book, „gradul de cristalinitate al unui polimer” , pe goldbook.iupac.org .
