Materiały ceramiczne

1. Jakie wielkości decydują o wielkości kryształu? Kiedy struktury są stabilne? Najczęstsze liczby koordynacyjne.

O wielkości i strukturze kryształów w materiałach ceramicznych decyduję ładunki oraz wielkość anionów i kationów budujących te kryształy i liczba koordynacyjna. Struktura kryształu jest stabilna, kiedy aniony otaczające każdy kation stykają się. Najczęstsze liczby koordynacyjne to 4, 6, 8.

1. Obliczanie stosunku prom. jon. kationu/prom. jon. anionu

LK = 4 – tetraedr – kąty po 109 28’

LK = 6 – oktaedr – kąty po 90

LK = 8 – sześcian – kąty po

$\frac{r_{a}}{r_{a} + r_{k}} = cos(\alpha)$

$\frac{r_{a} + r_{k}}{r_{a}} = \frac{1}{cos(\alpha)}$ i stąd r_a/r_k

1. Opisać strukturę kaolinitu

Al₂O₃ * 2SiO₂ * 2H₂O

Służy jako lepiszcze pomagając wiązać proszek materiału ceramicznego. Tworzy małe kryształy. Jest składnikiem kaolinu – miękkiej, plastycznej skały, jednego z najważniejszych składników ceramiki.

1. SiAlON – grupa materiałów, co to jest, właściwości, ogólny wzór

Si_6 − zAl_zO_zN_8 − z

Sialon należy do nowoczesnych, zaawansowanych materiałów ceramicznych. Jest wykorzystywany jako minerał tnący, mała rozszerzalność cieplna, mający dużą odporność na ścieranie (silniki samochodowe), lekki.

Metody i zastosowanie powłok ze złota

Metoda listkowa – otrzymywanie b. cienkich blaszek złota, a następnie nakładanie ich na materiał do pokrycia

Pokrywanie ogniowe – po wytworzeniu amalgamatu (stopu rtęci ze złotem) nakładamy go na przedmiot. Kiedy rtęć odparuje złoto pozostaje na przedmiocie.

Platerowanie – nałożenie cienkiej warstwy złota i następnie nawalcowanie lub detonacja, żeby uzyskać kontakt z podłożem

Osadzanie elektrolityczne – jest to osadzanie złota na drodze elektrolitycznej w kąpieli np. piorunianu złota.

Zastosowania: jubilerstwo, elektronika, zegarmistrzostwo, konserwacja dzieł sztuki,

Cienkie warstwy

1. Sposoby otrzymywania – spin coating – przedmiot jest pokrywany substancją w rozpuszczalniku, wprawiany w wirowanie, przez co nadmiar substancji zostaje odwirowany. Następnie odparowuje rozpuszczalnik

Ciągłe powlekanie zanurzeniowe – długi pas materiału przeciąga się przez zbiornik wypełniony substancją w rozpuszczalniku, po czym rozpuszczalnik odparowuje.

1. Zastosowania – mikrolitografia, mikroelektronika, optyka nieliniowa,

Ciekłe kryształy

1. Budowa – są zbudowane z dwóch połączonych ze sobą grup aromatycznych z przyłączonymi resztami.

R, R’: A:

Alkilowa azowa

Alkoksylowa azoksylowa

Cyjanowa iminowa

Izocyjankowa estrowa

Halogenkowa węglowa

1. Właściwości:

Ciecz, o uporządkowanej strukturze wewnętrznej, faza pomiędzy stałym a ciekłym stanem materii. Anizotropia właściwości. Pod wpływem ciepła kryształ zamienia się w ciekły kryształ, a następnie w ciecz anizotropową. Ma właściwości sprężyste, ma 2 współczynniki załamania światła.

1. Badanie – wielkości opisujące kryształy to energia swobodna – czyli energia jaką trzeba dostarczyć, żeby molekuła się przeorientowała, anizotropia dielektryczna (zgodnie czy prostopadle do pola elektrycznego)

2. Telewizor LCD – pod wpływem prądu kryształy przeorientowują się tak, aby przepuszczać światło, które następnie przechodzi przez filtr kolorowy.

Polimery biodegradowalne

1. Definicje:

   1. Degradacja – nieodwracalny proces zmieniający strukturę chemiczną, następuje utrata właściwości materiału

   2. Degradacja abiotyczna- wywołana czynnikami niebotycznymi

   3. Polimer degradowalny – ulega w danych warunkach degradacji w określonym stopniu

   4. Biodegradowalność całkowita – całkowity rozkład materiału przez mikroorganizmy do CO2, H2O i soli mineralnych z wytworzeniem biomasy

   5. Kompost owalność – zdolność do degradacji na drodze kompostowania zgodnie ze znormalizowaną procedurą. Materiał musi ulegać dezintegracji do stopnia niewykrywalności

2. Skrobia:

Amyloza – wiązania alfa-1,4-glikozydowe, amylopektyna – wiazania alfa-1,6-glikozydowe, łańcuch prosty

Octan celulozy (PCL): łatwo się miesza z innymi polimerami – powoduje biodegradowalność mieszanin, może być używany jako rusztowanie dla protezy – w organizmie wytrzymuje ok. 2 lat.

Światłowody

1. Podział światłowodów

Struktura: włókniste, planarne;

Charakterystyka modowa: jedno i wielodomowe

Rozkład współczynnika załamania: skokowy, gradientowy

Materiał: szklane, plastikowe, półprzewodnikowe

Zastosowania: pasywne, aktywne, specjalne

1. Opis parametrów

Szybkość transmisji – pojemność kanału można zwiększać różnym kolorem światła

Zasięg – małe tłumienie i zjawisko wewnętrznego odbicia -> duży zasięg

Mody

Tłumienie [dB/km]=10log(P_wy/P_we)/L

1. Metody wytwarzania

Metoda dwutyglowa

Wewnętrzne, zewnętrzne osadzanie szkła

1. Wł fizyczne

Zjawisko wewnętrznego odbicia (płaszcz ma mniejszy WSP. Załamania niż rdzeń)

1. Materiały

Rdzeń – domieszkowane szkło

Płaszcz – czyste szkło (mniejszy WSP. Załamania)

Mat promienioczułe

1. Typy reakcji:

Fotoliza – cząsteczka rozpada się na 2 lub więcej cząsteczek o innych właściwościach fizykochemicznych (fotorozszczepienie, fotodysocjacja, fotoeliminacja)

Fotoindukowane przegrupowanie – cis-trans, fotoendizacja (keton/aldehyd -> enol) – bez zmiany składu

Fotosubstytucja – wymuszona reaktywność substancji, pod działaniem promieniowania cząsteczki wchodzą w reakcje ze specjalnie przygotowanym otoczeniem. Cząsteczki nie eksponowane pozostają nieaktywne.

Fotoaddycja – indukowana synteza nowej substancji z 2 zawartych w fazie fotoczułej substratów. Przeważnie jeden ma wiązanie nienasycone. Do wzbudzonego fragmentu przyłączane są inne, niewzbudzone elementy.

Fotoredoks – fotoindukowane przemieszczenie fotoelektronu z donoru na akceptor.

1. Obraz:

Utajony – zmiany zachodzące w materiale promienioczułym na skutek promieniowania. Zazwyczaj niewidoczne nawet pod dużym powiększeniem.

Negatywowy – wartości tonów są odwrotne

Pozytywowy – wartości tonów są zgodne z oryginałem

Wielotonalny – składa się z nieskończonej liczby tonów, przejścia między nimi są niewidoczne

Punktowy – składa się z punktów tonalnych

Płaski – zapis obrazu w warstwie

Reliefowy – zapis obrazu jest wypukły

Mat zdjęciowe – wysoka aktywność

Mat reprodukcyjne – powielanie obrazów – niska aktywność

Srebrowe – oparte na halogenkach srebra

Bezsrebrowe – promienioczułe materiały organiczne i nieorganiczne nie zawierające srebra