Wymagane wiadomości

1. dyslokacja krawędziowa – stanowi krawędź półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. Dyslokacje krawędziowe leżące w płaszczyznach najgęściej obsadzonych atomami będących płaszczyznami poślizgu, przemieszczają się pod działaniem naprężenia stycznego. Powstanie dyslokacji krawędziowej można sobie wyobrazić zakładając pewną ściśliwość kryształu, dzięki której przemieszczenie górnej części kryształu, wynoszące na brzegowej jeden odstęp międzyatomowy, w miarę oddalania się od tej płaszczyzny będzie malało, aż wreszcie zanika. Wielkością charakterystyczną dla dyslokacji jest wielkość zaburzenia sieci krystalicznej jakie ona wywołuje, a dokładniej energia związana z tym zaburzeniem.

Wektor Burgersa wskazuje kierunek i wielkość przesunięcia atomów przy powstawaniu lub ruchu dyslokacji. Wektor Burgersa jednoznacznie charakteryzuje dyslokację. Dla tej samej dyslokacji, b ma wartość stałą. Kierunek, zwrot i wielkość wektora Burgersa można wyznaczyć za pomocą tzw. obwodu Burgersa. Dyslokacja śrubowa – defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej. Wektor Burgersa dyslokacji śrubowej jest skierowany równolegle do jej lini. Dyslokacje śrubowe występują wtedy, gdy na materiał działają naprężenia tnące skierowane przeciwnie. Pod działaniem tych naprężeń dyslokacje śrubowe przemieszczają się. Dyslokacja krawędziowa przemieszcza się w kierunku działania naprężenia, natomiast linia dyslokacji śrubowej przemieszcza się w głąb kryształu, prostopadle do kierunku działania naprężenia stycznego. Dyslokacje śrubowe mogą być prawo- lub lewoskrętne. Energia dyslokacji - Atomy (jony) znajdujące się na granicy kryształ-próżnia (gaz) charakteryzują się nadmiarową energią w porównaniu z wnętrzem kryształu. Nadmiar energii wynika z naruszenia symetrii sił wzajemnego oddziaływania atomów na powierzchniach. Oddziaływania między dyslokacjami – Dyslokacje w strukturach o dużej ruchliwości defektów (np. metale) mogą oddziaływać na siebie, dzielić się, poruszać, wspinać wpływając na właściwości materiałów ( np. plastyczność metali). Pole naprężeń wokół linii dyslokacji – Najłatwiej je wyprowadzić dla dyslokacji śrubowej. Zagadnienie ma symetrię cylindryczną. Przyjmuje się że w odległości r> 5b od osi dyslokacji spełnione są prawa sprężystości (poniżej tej odległości – trzeba stosować prawa mechaniki kwantowej). A zatem naprężenie ścinające wytworzone w odległości r od rdzenia (linii dyslokacji): . Wykazuje się, że dla dyslokacji krawędziowej analogiczny wynik ma postać: gdzie υ jest liczbą Poissona.

Na obwodzie okręgu o promieniu r (obwód Burgersa) jest prostopadłe przemieszczenie b, zatem wielkość odkształcenia:

2. niskokątowe granice skośne, niskokątowe granice skręcenia – Zbiór dyslokacji krawędziowych uszeregowanych jedna nad drugą tworzy płaskie zaburzenie, rozdzielające kryształ na dwie części o płaszczyznach sieciowych nachylonych względem siebie pod niewielkim kątem. Tego rodzaju zaburzenie płaskie nosi nazwę niskokątowej granicy skośnej (albo daszkowej). Podobne zaburzenia płaskie - niskokątowe granice skręcenia - mogą tworzyć przez uszergowanie zbioru dyslokacji śrubowych. Niskokątowa granica skręcenia oddziela dwie części kryształu względem siebie o niewielki kąt (kilka sekund do kilku minut w mierze stopniowej), równolegle do płaszczyzny skrzyżowanych dyslokacji śrubowych. Budowa mozaikowa – defekty płaskie zmieniają budowę idealnego kryształu w budowę mozaikową. Błędy ułożenia warstw atomowych – defekty płaskie nazywane są błędami ułożenia, a powstają głównie na skutek zaburzeń w sekwencji ułożenia płaszczyzn atomowych. Często również spotykane są tzw. granice bliźniacze.

3.Energia powierzchniowa kryształów i jej związek z liczbą najbliższych sąsiadów atomu lub jonu... – Atomy (jony) znajdujące się na granicy kryształ-próżnia (gaz) charakteryzują się nadmiarową energią w porównaniu z wnętrzem kryształu. Nadmiar energii wynika z naruszenia symetrii sił wzajemnego oddziaływania atomów na powierzchniach. Podobnie zaburzenia budowy granic międzyziarnowych powodują, że atomy tworzące granice posiadają nadmiarową energię w porównaniu z atomami we wnętrzu kryształu. Wartość tej energii jest porównywalna z wielkością energii powierzchniowej.

Zjawiska prowadzące do obniżenia energii powierzchniowej: relaksacja – proces przejścia wzbudzonego układu fizycznego do stanu równowagi. Relaksacja jest procesem nieodwracalnym w sensie termodynamicznym (towarzyszy jej wzrost entropii). Zmniejszanie się naprężeń w odkształcanym ciele. Adsorpcja gazów na powierzchni – Nagromadzenie się cząsteczek na powierzchni fazy skondensowanej (cieczy, ciała stałego) nazywamy adsorpcją. Substancję, która ulega adsorpcji nazywana jest adsorbatem, a substancja na której ten proces zachodzi – adsorbentem lub podłożem. Adsorpcję gazu na powierzchni ciał stałych opisuje teoria adsorpcji jednowarstwowej Langmuira i teoria adsorpcji wielowarstwowej BET (skrót od nazwisk autorów).