MSE 201 S21 Lecture 14 - Module 3 - Defects in Ceramics

Summary

تتناول هذه المحاضرة العيوب التي تحدث في السيراميك، مثل الفراغات والانحرافات. يتم التركيز على العيوب الأيونية في السيراميك، حيث يمكن أن تحدث فراغات في مواقع الأنيونات أو الكاتيونات، ويمكن أن تظهر انحرافات في الكاتيونات بسبب حجم الأنيونات الكبير. يتطلب الحفاظ على توازن الشحن في المواد السيراميكية، مما يعني ضرورة وجود شحنة محايدة في النظام. تشمل العيوب التي يتم شرحها في هذا السياق عيب فرانكل وعيب شوكي، حيث يتطلب كل منهما توازنًا دقيقًا بين الشحنات للحفاظ على الاستقرار الكهربائي للمواد السيراميكية مثل كلوريد الصوديوم وباريوم تيتانات.

Takeaways

• 😀 تحدث الفيديو عن العيوب التي تحدث في السيراميك، بما في ذلك الفراغات والتداخلات.
• 😀 الفراغات هي أماكن مفقودة في الشبكة البلورية، ويمكن أن تكون للكاتيونات أو الأنيونات.
• 😀 التداخلات هي جزيئات إضافية تدخل مواقع لا يتم شغلها عادة في الشبكة البلورية.
• 😀 من المتوقع أن توجد التداخلات بشكل أساسي في الكاتيونات لأن الأنيونات عادة أكبر من أن تملأ هذه المواقع.
• 😀 العيوب في السيراميك يجب أن تحافظ على الحيادية الكهربائية للمادة، بحيث لا تكون المادة مشحونة إيجابيًا أو سلبيًا.
• 😀 العيب الفرانكل هو زوج من الفراغات الكاتيونية والتداخلات الكاتيونية، مما يحافظ على توازن الشحنة.
• 😀 العيب الشوكي هو زوج من الفراغات الكاتيونية والأنيونية، يتم إزالتها للحفاظ على الحيادية الكهربائية.
• 😀 في بنية NaCl (كلوريد الصوديوم)، يتمثل العيب الشوكي في فراغ كاتيون وصحبه فراغ أنيون للحفاظ على الشحنة المتوازنة.
• 😀 في المواد المعقدة مثل بيروفسكايت (BaTiO3)، يجب مراعاة التوازن بين الشحنات وفقًا للصيغة الكيميائية للمادة.
• 😀 في مثال BaTiO3، يتطلب الحفاظ على الحيادية إزالة الباريوم والتيتانيوم والأوكسجين بنسب معينة لضمان توازن الشحنة.

Q & A

ما هي العيوب التي تحدث في السيراميك؟

العيوب التي تحدث في السيراميك تشمل الفراغات (التي تمثل غياب الأيونات) والمواضع الإضافية (التي تمثل وجود أيونات إضافية داخل الشبكة البلورية).

ما الفرق بين الفراغات والمواضع الإضافية في السيراميك؟

الفراغات هي مواقع مفقودة للأيونات في الشبكة البلورية، بينما المواضع الإضافية هي أماكن يتم فيها إضافة أيونات إلى المواقع غير المعتادة في الشبكة البلورية.

لماذا تكون المواضع الإضافية عادة موجودة في الكاتيونات بدلاً من الأنيونات؟

الأنينونات عادة أكبر من الكاتيونات، لذا من غير المحتمل أن تدخل أيونات الأنيون الأكبر إلى المواضع الإضافية بسبب حجمها، مما يجعل المواضع الإضافية أكثر شيوعًا في الكاتيونات.

ما هو عيب فرانكل في السيراميك؟

عيب فرانكل يتكون من فراغ كاتيون مفقود يتم تعويضه بموضع إضافي للكاتيون، مما يحافظ على التوازن الشحني في المادة.

ما هي العيوب التي يتم استخدامها في السيراميك للحفاظ على التوازن الشحني؟

في السيراميك، يتم استخدام عيوب مثل عيوب فرانكل وعيوب شوكي للحفاظ على التوازن الشحني في المادة.

ما هو عيب شوكي وكيف يساهم في التوازن الشحني؟

عيب شوكي يتكون من مجموعة من الفراغات للكتيونات والأنيونات، حيث يتم الحفاظ على التوازن الشحني من خلال الحفاظ على تساوي عدد الفراغات للأنيونات والكاتيونات.

لماذا يعد الحفاظ على التوازن الشحني مهمًا في السيراميك؟

من المهم الحفاظ على التوازن الشحني في السيراميك لأن المادة لا يمكن أن تكون مشحونة إيجابيًا أو سلبيًا؛ يجب أن تكون محايدة كهربائيًا لضمان الاستقرار والوظائف الصحيحة للمادة.

كيف يتم حساب التوازن الشحني في المركبات مثل كلوريد الصوديوم؟

في مركب مثل كلوريد الصوديوم (NaCl)، يتم تحقيق التوازن الشحني من خلال وجود فراغات للكاتيونات والمواضع الإضافية للكاتيونات، بحيث يتم الحفاظ على تساوي الشحنات الموجبة والسالبة.

ما الذي يحدث عندما لا يتم الحفاظ على التوازن الشحني في السيراميك؟

إذا لم يتم الحفاظ على التوازن الشحني في السيراميك، فقد يؤدي ذلك إلى وجود شحنات غير متوازنة في المادة، مما يمكن أن يؤثر على خصائصها الكهربائية والمادية.

كيف تؤثر الأنواع المختلفة من العيوب على خصائص السيراميك؟

العيوب المختلفة في السيراميك تؤثر على الخصائص الميكانيكية والكهربائية للمادة، مثل الموصلية والصلابة، حيث أن العيوب يمكن أن تغير من كيفية تفاعل الأيونات داخل الشبكة البلورية.