Polikryształ

Większość materiałów krystalicznych występujących w przyrodzie to tzw. polikryształy. Składają się one z całej liczby pojedynczych kryształów (krystalitów). Poszczególne krystality są oddzielone od siebie granicami ziaren , a rozmiary krystalitów mogą być czasami bardzo różne. Polikryształy są czasami określane również jako “polikryształy” lub “multikryształy”.

Polikrystaliczne i mikrokrystaliczne

Jeśli krystality są bardzo małe, polikryształ często nie jest już nazywany “polikryształem”, ale “mikrokryształem” lub “nanokryształem”. Ma to często znaczenie, gdy wielkość ziaren jest tylko w zakresie kilku mikrometrów.

Polikryształ i pojedynczy kryształ

Polikryształy są normalnym przypadkiem w przyrodzie, ale zdarzają się tak zwane pojedyncze kryształy (monokryształy). Dobrym przykładem materiałów monokrystalicznych w przyrodzie jest diament, który ma jednolitą i jednorodną siatkę krystaliczną w całym krysztale.

W przeciwieństwie do monokryształu, w przypadku polikryształu nie można dokładnie obliczyć właściwości mechanicznych jako ciała stałego, ponieważ przy obliczaniu modułu sprężystości, modułu sprężystości przy ściskaniu i modułu sprężystości przy ścinaniu kierunek działającej siły ma wpływ na stopień odkształcenia i naprężenia działające na poszczególne ziarna. Z tego względu można tu przeprowadzić jedynie obliczenia wartości średnich, które następnie należy sprawdzić pod kątem ich przydatności na podstawie pomiarów.

Właściwości krystaliczne różnych materiałów

Metale krzepną – jak prawie każde krystaliczne ciało stałe – również przeważnie polikrystaliczne. Dotyczy to również stali, aluminium lub tytanu. Niektóre (rzadkie) odmiany monokrystaliczne są wymagane do specjalnych zastosowań technicznych (np. do produkcji łopatek turbin), ponieważ w tej postaci mają ważne, wymagane właściwości materiałowe.

Jeżeli diamenty są sztucznie produkowane do użycia w narzędziach tnących dla metali nieżelaznych, tworzyw sztucznych lub drewna, te diamenty są zazwyczaj polikrystaliczne, a nie monokrystaliczne jak diamenty jubilerskie.

Natomiast w produkcji powszechnie stosuje się oba rodzaje krzemu: zarówno formę polikrystaliczną, jak i monokrystaliczną. Wariant monokrystaliczny jest znacznie mocniejszy, ale jest też zwykle znacznie droższy. Ten sam monokrystaliczny krzem jest również potrzebny do produkcji mikroprocesorów.

Wniosek

Regułą jest, że krystaliczne ciała stałe tworzą polikryształy (wielokryształy), ale w przyrodzie występują również monokryształy (przynajmniej w rzadkich przypadkach). Rodzaj krystalizacji ma istotny wpływ na właściwości ciała stałego, których jednak nie da się dokładnie obliczyć nawet dla polikryształu. Warianty monokrystaliczne są konieczne w niektórych dziedzinach z powodów technicznych, w innych stanowią przynajmniej wariant wyższej jakości (np. w ogniwach słonecznych).