- •В.Р. Бараз, в.П. Левченко, а.А. Повзнер
- •1. Кристаллография
- •1.1. Кристаллическая решетка и ее описание
- •1.2. Анизотропия и симметрия кристаллов
- •1.3. Кристаллографические системы
- •1.4. Определение индексов направлений и плоскостей
- •1.5. Кристаллографические зоны
- •1.6. Кристаллические структуры
- •1.7. Основные типы кристаллических решеток
- •1.8. Классификация кристаллов по типу химической связи
- •1.9. Получение кристаллов 1.9.1. Рост кристаллов
- •1.9.2. Равновесная и вынужденная форма роста кристаллов
- •1.9.3. Методы выращивания кристаллов
- •2. Основы теории дефектов кристаллического строения
- •2.1. Теоретическая и реальная прочность материалов
- •2.2. Классификация дефектов кристаллического строения
- •2.3. Точечные дефекты
- •2.4. Основные положения теории дислокаций
- •2.4.1. Краевая дислокация
- •2.4.2. Механизмы движения краевой дислокации
- •- Исходное положение плоскости скольжения;
- •- Положение плоскости скольжения после
- •2.4.3. Винтовая дислокация и способы ее перемещения
- •2.4.4. Смешанные дислокации и их перемещение
- •2.4.5. Образование дислокаций
- •2.5. Зеренное строение материалов. Границы зерен
- •2.6. Объемные дефекты
- •2.7. Дислокационный механизм упрочнения
- •2.8. Плотность дислокаций и прочность кристаллов
- •3. Механические и тепловые свойства кристаллов
- •3.1. Деформация кристаллов
- •3.1.1. Упругая деформация
- •3.1.2. Закон Гука и модули упругости
- •3.1.3.Пластическая деформация
- •3.1.3.1.Деформация скольжением
- •3.1.3.2. Деформация двойникованием
- •3.1.4. Структура деформированных кристаллов
- •3.1.5. Текстура деформации
- •3.1.6. Механические свойства
- •Деформация
- •3.1.7. Теплофизические свойства кристаллов
- •3.1.7.1. Классические представления о тепловых свойствах твердых тел. Закон Дюлонга - Пти
- •3.1.7.2. Квантовые гармонические осцилляторы в кристаллической решетке. Понятие о фононаx
- •3.1.7.3. Газ фононов при различных температурах.
- •3.1.7.4. Квантовая теория теплоемкости твердых тел
- •1. Кристаллография 3
- •2. Основы теории дефектов кристаллического строения 48
- •3.1.7.5. Тепловое расширение твердых тел
- •3.1.7.6. Теплопроводность твердых тел
- •4. Практический раздел
- •Домашняя работа № 1 по курсу "Основы кристаллографии и теория дефектов кристаллического строения" Тема: Определение индексов направлений и плоскостей
- •Домашняя работа № 2 по курсу "Основы кристаллографии и теория дефектов кристаллического строения" Тема: Элементы симметрии и кристаллографические зоны
- •Домашняя работа № 3 по курсу "Основы кристаллографии и теория дефектов
- •5. Нанокристаллы.
- •5.1. Общие сведения о наноструктурах
- •5.2. Методы получения наноструктурного состояния
- •5.3. Наноматериалы и их свойства
- •5.4. Перспективы использования наноматериалов
5.4. Перспективы использования наноматериалов
Нонотехнологии становятся ключевым направлением современного развития промышленности и науки и ученые преисполнены глубоким оптимизмом, рассматривая впечатляющие возможности широкого применения нанотехнологий. Прежде всего, это значительная экономия ресурсов, сокращение потребляемых материалов. Здесь в первую очередь - энергетика с ее огромными масштабами. Возможны новые способы производства электроэнергии, которые прежде из-за качества материалов были неэффективны. Уже ведутся работы по созданию термоэлектриков, которые позволяют получать тепло прямо из электричества, а электричество - непосредственно из тепла. В химической промышленности этот метод позволит превращать бросовое отработанное тепло в электричество (например, использование геотермального тепла природных гейзеров).
В заключение можно отметить те сферы деятельности, где использование нанотехнологий и наноматериалов обещает особо блестящие перспективы.
-
Энергетика. Топливные элементы, электрические аккумуляторы и другие преобразователи энергии, устройства для хранения энергии.
-
Материаловедение. Создание высокопрочных нанокристаллических материалов, материалов с высокой проводимостью, негорючих нанокомпозитов на полимерной основе.
3. Приборостроение. Создание сканирующих туннельных микроскопов, атомно-силовых микроскопов, магнитных силовых микроскопов, миниатюрных сверхчувствительных датчиков, нанороботов.
4. Электроника. Конструирование нанометровой элементной базы для ЭВМ следующего поколения, нанопроводов, транзисторов, выпрямителей, дисплеев, акустических систем.
-
Оптика. Создание нанолазеров.
-
Медицина. Проектирование наноинструментария для уничтожения вирусов, локального "ремонта" органов, высокоточной доставки доз лекарств в определенные места живого организма.
7. Трибология (наука, занимающаяся изучением трения и износа узлов машин и механизмов). Определение связи между характером наноструктуры контактирующих материалов, с одной стороны, и возникающими фрикционными эффектами, с другой; использование этих знаний для изготовления перспективных пар трения.
Список литературы
-
Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. - М.: Металлургия, 1990. 336 с.
-
Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. - М.: Мир, 1974. 496 с.
-
Орлов А.Н. Введение в теорию дефектов в кристаллах. - М.: Высшая школа, 1983. 144 с.
-
ШаскольскаяМ.П. Кристаллография. - М.: Высшая школа, 1984. 376 с.
-
Шаскольская М.П. Очерки о свойствах кристаллов. - М.: Наука, 1987. 176с.
-
Грачев С.В., Бараз В.Р., Богатов А.А., Швейкин В.П. Физическое металловедение. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2001. 534 с.
-
А.А. Повзнер, В.Ю. Бодряков. Физика твердого тела. Свойства кристаллической решетки. Методические указания по физике - Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2000. 19 с.
-
Перспективные материалы. Структура и методы исследования. Учеб. пособие / Под ред. Д.Л.Мерсона. ТГУ, МИСиС, 2006. 536 с.
-
Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000. 272 с.
Учебное издание
Бараз Владислав Рувимович
Левченко Виталий Петрович
Повзнер Александр Александрович
СТРОЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ
Редактор Н.П. Кубыщенко Компьютерная верстка Н.Н. Анохиной
Подписано в печать Бумага писчая Уч.-изд. л. 7,5 05.10.09
Плоская печать
Тираж 100
Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 8,86 Заказ
Редакционно-издательский отдел УГТУ - УПИ 620002, Екатеринбург, Мира, 19 rio@mail.ustu.ru
Ризография НИЧ УГТУ - УПИ 620002, Екатеринбург, Мира, 1