Grüezi! Was ein Polykristall ist, erklären wir Ihnen hier. Gern kommen wir für Ihre Steinflächen vorbei.
Symbolbild, KI-generiert
Glossar
Polykristall: Kristallstoff aus vielen Einzelkristallen
Fachbegriff aus dem SteinRein-Glossar
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Aus zahlreichen Einzelkristallen, den Kristalliten, besteht ein Polykristall; Korngrenzen halten sie voneinander getrennt. Polykristalle bilden die meisten natürlichen Kristallstoffe. Bei sehr klein ausgebildeten Kristalliten spricht man von mikrokristallin oder nanokristallin.
Was ist ein Polykristall?
Bei den meisten in der Natur vorkommenden Kristallstoffen handelt es sich um sogenannte Polykristalle. Zusammengesetzt sind diese aus einer ganzen Anzahl von Einzelkristallen (Kristalliten). Durch Korngrenzen bleiben die einzelnen Kristalliten voneinander getrennt, wobei die Kristallitgrössen zum Teil sehr unterschiedlich ausfallen können. Gelegentlich bezeichnen wir Polykristalle auch als Vielkristall oder Multikristall.
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Polykristallin und mikrokristallin
Einen Polykristall mit sehr klein ausgebildeten Kristalliten bezeichnet man häufig als mikrokristallin oder nanokristallin statt als polykristallin. Diese Benennung kommt oft zum Tragen, wenn die Korngrössen der Körner in einem Grössenbereich von nur wenigen Mikrometern liegen.
Polykristall und Einkristall
In der Natur bilden Polykristalle den Normalfall, doch auch sogenannte Einkristalle (Monokristalle) kommen vor. Als gutes Beispiel für natürliche monokristalline Stoffe dient Diamant: Sein Kristallgitter ist im gesamten Kristall einheitlich und homogen.
Beim Polykristall sind die mechanischen Eigenschaften als Festkörper im Gegensatz zum Einkristall nicht genau berechenbar. Für die Berechnung des Elastizitätsmoduls, des Kompressionsmoduls und des Schubmoduls spielt die Richtung der einwirkenden Kraft eine Rolle: Sie nimmt Einfluss auf den Grad der Deformation sowie auf die anliegenden Spannungen an einzelnen Körnern. Daher lassen sich ausschliesslich Mittelwerts-Berechnungen durchführen. Ob diese anwendbar sind, muss anschliessend anhand von Messungen geprüft werden.
Kristalleigenschaften unterschiedlicher Materialien
Wie fast jeder kristalline Festkörper erstarren ebenfalls Metalle überwiegend polykristallin; dies gilt für Stahl ebenso wie für Aluminium und Titan. Für spezielle technische Einsatzbereiche, etwa die Herstellung von Turbinenschaufeln, werden einige seltene einkristalline Varianten benötigt. In dieser Form weisen sie wichtige, dort benötigte Materialeigenschaften auf.
Um Diamanten in Schneidwerkzeugen für Nichteisenmetalle, Kunststoffe oder Holz einzusetzen, stellt man sie künstlich her. Meist sind diese Diamanten polykristallin, anstatt wie Schmuckdiamanten monokristallin zu sein.
Für die Herstellung sind dagegen beide Varianten von Silicium gebräuchlich: Zum Einsatz kommt sowohl die polykristalline als auch die monokristalline Form. Deutlich leistungsfähiger ist die monokristalline Variante, die allerdings meist auch beträchtlich teurer ausfällt. Für die Herstellung von Mikrochips wird ebenfalls das gleiche monokristalline Silicium benötigt.
Fazit
In der Regel bilden kristalline Festkörper einen Polykristall (Vielkristall), doch kommen zumindest in seltenen Fällen auch Monokristalle in der Natur vor. Je nach Art der Kristallisierung ergeben sich wesentliche Auswirkungen auf die Eigenschaften eines Festkörpers. Bei einem Polykristall lassen sich diese allerdings nicht einmal exakt berechnen. Während monokristalline Varianten in einigen Bereichen aus technischen Gründen erforderlich sind, stellen sie in anderen zumindest eine höherwertige Variante dar, etwa bei Solarzellen.
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