Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Chất rắn”

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
→‎Cấu trúc vi mô: Thêm nguồn
Dòng 12: Dòng 12:
Các nguyên tử, phân tử hoặc ion tạo nên chất rắn có thể được sắp xếp một cách tuần hoàn đều đặn hoặc không đều. Vật liệu có các thành phần được sắp xếp theo một mô hình đều đặn, tuần hoàn được gọi là [[tinh thể]]. Trong một số trường hợp, trật tự sắp xếp đều đặn có thể kéo dài liên tục, không bị gián đoạn trên quy mô lớn, ví dụ như [[kim cương]], trong đó mỗi viên kim cương là một đơn tinh thể. Các vật thể rắn đủ lớn để có thể nhìn thấy và cầm nắm được hiếm khi được cấu tạo từ một đơn tinh thể, mà thay vào đó được làm từ một số lượng lớn các đơn tinh thể, được gọi là [[đa tinh thể]], có kích thước có thể thay đổi từ vài [[Nanômét|nanomet]] đến vài mét. Hầu hết tất cả các kim loại thông thường, và nhiều [[Gốm|đồ gốm]], là đa tinh thể.
Các nguyên tử, phân tử hoặc ion tạo nên chất rắn có thể được sắp xếp một cách tuần hoàn đều đặn hoặc không đều. Vật liệu có các thành phần được sắp xếp theo một mô hình đều đặn, tuần hoàn được gọi là [[tinh thể]]. Trong một số trường hợp, trật tự sắp xếp đều đặn có thể kéo dài liên tục, không bị gián đoạn trên quy mô lớn, ví dụ như [[kim cương]], trong đó mỗi viên kim cương là một đơn tinh thể. Các vật thể rắn đủ lớn để có thể nhìn thấy và cầm nắm được hiếm khi được cấu tạo từ một đơn tinh thể, mà thay vào đó được làm từ một số lượng lớn các đơn tinh thể, được gọi là [[đa tinh thể]], có kích thước có thể thay đổi từ vài [[Nanômét|nanomet]] đến vài mét. Hầu hết tất cả các kim loại thông thường, và nhiều [[Gốm|đồ gốm]], là đa tinh thể.


Một số vật liệu khác có cấu trúc nguyên tử không sắp xếp đều đặn trong một giới hạn dài của mạng không gian. Những vật chất này được gọi là [[chất rắn vô định hình]]; ví dụ bao gồm [[polystyren|polystyrene]] và [[thủy tinh]].
Một số vật liệu khác có cấu trúc nguyên tử không sắp xếp đều đặn trong một giới hạn dài của mạng không gian. Những vật chất này được gọi là [[chất rắn vô định hình]]; ví dụ bao gồm [[polystyren|polystyrene]], [[polycarbonate]]<ref name="Swallowe 1999 p. 23">{{cite book | last=Swallowe | first=G.M. | title=Mechanical Properties and Testing of Polymers: An A–Z Reference | publisher=Springer Netherlands | series=Polymer Science and Technology Series | year=1999 | isbn=978-0-412-80170-9 | url=https://books.google.ca/books?id=sU92osXzjAsC | page=[https://books.google.ca/books?id=sU92osXzjAsC&pg=PA23 23]}}</ref>, và [[thủy tinh]].<ref name="Zallen 2008 p.23">{{cite book | last=Zallen | first=R. | title=The Physics of Amorphous Solids | publisher=Wiley | series=Physics textbook | year=2008 | isbn=978-3-527-61797-5 | url=https://books.google.ca/books?id=fHoJn0P_XwYC | page=23}}</ref><ref name="Šesták Mareš Hubík 2010 p. 2">{{cite book | last=Šesták | first=J. | last2=Mareš | first2=J.J. | last3=Hubík | first3=P. | title=Glassy, Amorphous and Nano-Crystalline Materials: Thermal Physics, Analysis, Structure and Properties | publisher=Springer Netherlands | series=Hot Topics in Thermal Analysis and Calorimetry | year=2010 | isbn=978-90-481-2882-2 | url=https://books.google.ca/books?id=MB4LouqR6XgC | page=[https://books.google.ca/books?id=MB4LouqR6XgC&pg=PA2 2]}}</ref>


Cấu trúc của chất rắn (tinh thể hay vô định hình) phụ thuộc vào vật liệu liên quan và điều kiện hình thành nó. Chất rắn được hình thành bằng cách làm nguội chậm sẽ có xu hướng kết tinh, trong khi chất rắn đông cứng nhanh có nhiều khả năng là chất vô định hình.
Cấu trúc của chất rắn (tinh thể hay vô định hình) phụ thuộc vào vật liệu liên quan và điều kiện hình thành nó. Chất rắn được hình thành bằng cách làm nguội chậm sẽ có xu hướng kết tinh, trong khi chất rắn đông cứng nhanh có nhiều khả năng là chất vô định hình.

Phiên bản lúc 23:54, ngày 23 tháng 8 năm 2020

Dạng tinh thể đơn của insulin rắn.

Chất rắn là một trong bốn trạng thái cơ bản của vật chất (các trạng thái khác là chất lỏng, chất khíplasma). Các phân tử trong chất rắn xếp chặt chẽ với nhau và chứa ít động năng nhất. Vật rắn được đặc trưng bởi độ cứng và khả năng chống lại lực tác dụng lên bề mặt (theo phương vuông góc hoặc phương tiếp tuyến). Những đặc tính này phụ thuộc vào tính chất của các nguyên tử cấu tạo nên chất rắn, cấu trúc sắp xếp, và lực liên kết giữa các nguyên tử đó.[1] Chất rắn không chảy được như chất lỏng để có hình dạng như vật chứa của nó, cũng không nở ra để lấp đầy toàn bộ thể tích sẵn có như chất khí. Chất rắn không thể bị nén với áp suất nhỏ trong khi chất khí có thể nén được với áp suất nhỏ bởi vì các phân tử trong chất khí được chuyển động tự do.

Chất rắn thường được chia thành ba dạng cơ bản — tinh thể, vô định hình, và giả tinh thể. Tinh thể có cấu trúc nguyên tử được sắp xếp trật tự đều đặn và có tính lặp lại tuần hoàn. Hầu hết tết cả các kim loại và các khoáng chất như muối ăn (natri clorua) đều có cấu trúc tinh thể. Chất rắn vô định hình là vật chất mà các nguyên tử và phân tử đều không được sắp xếp theo một mạng không gian nhất định. Thủy tinh, nhựa, và gel là những loại chất rắn vô định hình. Chất rắn giả tinh thể (hay còn được gọi tựa tinh thể, quasi-crystal) có những cấu trúc đối xứng mới được khám phá, trong đó sự lặp lại của các nguyên tử không được tuần hoàn ở mỗi đoạn nhất định. Cấu trúc tựa tinh thể thường gặp ở các hợp kim của nhôm khi kết hợp với các kim loại khác như sắt, cobalt, hoặc nickel.[1]

Ngành vật lý liên quan đến chất rắn được gọi là vật lý chất rắn, và là nhánh chính của vật lý vật chất ngưng tụ (bao gồm cả chất lỏng). Ngành khoa học vật liệu chủ yếu quan tâm đến các tính chất vật lýhóa học của chất rắn. Ngành hóa học chất rắn đặc biệt quan tâm đến việc tổng hợp các vật liệu mới, cũng như khoa học xác định và thành phần hóa học.

Cấu trúc vi mô

Mô hình của các nguyên tử được sắp xếp chặt chẽ trong một tinh thể rắn.

Các nguyên tử, phân tử hoặc ion tạo nên chất rắn có thể được sắp xếp một cách tuần hoàn đều đặn hoặc không đều. Vật liệu có các thành phần được sắp xếp theo một mô hình đều đặn, tuần hoàn được gọi là tinh thể. Trong một số trường hợp, trật tự sắp xếp đều đặn có thể kéo dài liên tục, không bị gián đoạn trên quy mô lớn, ví dụ như kim cương, trong đó mỗi viên kim cương là một đơn tinh thể. Các vật thể rắn đủ lớn để có thể nhìn thấy và cầm nắm được hiếm khi được cấu tạo từ một đơn tinh thể, mà thay vào đó được làm từ một số lượng lớn các đơn tinh thể, được gọi là đa tinh thể, có kích thước có thể thay đổi từ vài nanomet đến vài mét. Hầu hết tất cả các kim loại thông thường, và nhiều đồ gốm, là đa tinh thể.

Một số vật liệu khác có cấu trúc nguyên tử không sắp xếp đều đặn trong một giới hạn dài của mạng không gian. Những vật chất này được gọi là chất rắn vô định hình; ví dụ bao gồm polystyrene, polycarbonate[2], và thủy tinh.[3][4]

Cấu trúc của chất rắn (tinh thể hay vô định hình) phụ thuộc vào vật liệu liên quan và điều kiện hình thành nó. Chất rắn được hình thành bằng cách làm nguội chậm sẽ có xu hướng kết tinh, trong khi chất rắn đông cứng nhanh có nhiều khả năng là chất vô định hình.

Nhiều vật thể thông thường như nước đá hoặc một đồng xu có thành phần hóa học đồng nhất trong toàn bộ cấu trúc vật thể. Trong khi đó, một số vật liệu khác lại cấu thành từ nhiều chất khác nhau trong cấu trúc vật thể. Ví dụ, đá là một cấu trúc tổng hợp của nhiều loại chất khoáng và mineraloid khác nhau với thành phần hóa học khác nhau.[5] Các loại vật liệu xơ sợi thực vật như gỗ, tre... là những chất hữu cơ tự nhiên chủ yếu bao gồm các sợi xenlulo được nhúng trong một nền lignin hữu cơ.[6][7] Trong ngành khoa học vật liệu, vật liệu composite được tạo ra từ nhiều vật liệu khác khau để đạt được những đặc tính mong muốn.

Phân loại

Lực giữa các nguyên tử trong chất rắn có thể có nhiều dạng khác nhau. Ví dụ, một tinh thể natri clorua (muối thông thường) được tạo thành từ ion natriclo, được giữ với nhau bằng liên kết ion.[8] Trong kim cương [9] hoặc silicon, các nguyên tử chia sẻ electron và hình thành liên kết cộng hóa trị.[10] Trong kim loại, các electron được chia sẻ trong liên kết kim loại.[11] Một số chất rắn, đặc biệt là hầu hết các hợp chất hữu cơ, được giữ cùng với lực van der Waals do sự phân cực của đám mây điện tử trên mỗi phân tử. Sự khác biệt giữa các loại chất rắn là kết quả của sự khác biệt giữa liên kết của chúng.

Kim loại

Đỉnh cao của Tòa nhà Chrysler ở New York, tòa nhà bằng gạch được hỗ trợ bằng thép cao nhất thế giới, được ốp bằng thép không gỉ.

Các kim loại thường là chất dẫn điện mạnhdẫn nhiệt tốt.[12][13] Phần lớn các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, những nguyên tố nằm bên trái đường chéo vẽ từ bo đến poloni, là kim loại. Hỗn hợp của hai hoặc nhiều nguyên tố trong đó thành phần chính là kim loại được gọi là hợp kim.

Con người đã sử dụng kim loại cho nhiều mục đích khác nhau từ thời tiền sử. Độ bền và độ tin cậy của kim loại đã dẫn đến việc chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các tòa nhà và các cấu trúc khác, cũng như trong hầu hết các phương tiện giao thông, nhiều thiết bị và dụng cụ, đường ống, biển báo đường bộ và đường sắt. Sắt và nhôm là hai kim loại kết cấu được sử dụng phổ biến nhất. Chúng cũng là kim loại phong phú nhất trong vỏ Trái Đất. Sắt được sử dụng phổ biến nhất ở dạng hợp kim, thép, chứa tới 2,1% cacbon, nên nó cứng hơn nhiều so với sắt nguyên chất.

Vì kim loại là chất dẫn điện tốt, nên chúng có giá trị trong các thiết bị điện và để truyền dòng điện trong một quãng đường dài mà năng lượng tiêu hao hoặc tiêu hao ít. Do đó, lưới điện dựa vào cáp kim loại để phân phối điện. Ví dụ, hệ thống điện gia đình được đi dây bằng đồng vì đặc tính dẫn điện tốt và dễ gia công. Tính dẫn nhiệt cao của hầu hết các kim loại cũng làm cho chúng trở nên hữu ích cho các dụng cụ nấu nướng trên bếp.

Việc nghiên cứu các nguyên tố kim loại và hợp kim của chúng chiếm một phần đáng kể trong các lĩnh vực hóa học chất rắn, vật lý, khoa học vật liệu và kỹ thuật.

Các chất rắn kim loại được liên kết với nhau bằng mật độ cao của các electron được chia sẻ, phân chia, được gọi là " liên kết kim loại ". Trong một kim loại, các nguyên tử dễ dàng mất ngoài cùng của họ ("trị") electron, tạo thành dương tính ion. Các điện tử tự do được lan truyền trên toàn bộ chất rắn, được giữ với nhau một cách chắc chắn bằng tương tác tĩnh điện giữa các ion và đám mây điện tử.[14] Số lượng lớn các electron tự do mang lại cho kim loại giá trị cao về tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Các electron tự do cũng dự phòng lây truyền của ánh sáng nhìn thấy được, làm cho kim loại đục, sáng bóng và rực rỡ.

Các mô hình tiên tiến hơn về tính chất kim loại xem xét ảnh hưởng của lõi ion dương lên các điện tử phân chia. Vì hầu hết các kim loại có cấu trúc tinh thể, các ion đó thường được sắp xếp thành một mạng tinh thể tuần hoàn. Về mặt toán học, điện thế của các lõi ion có thể được xử lý bằng nhiều mô hình khác nhau, đơn giản nhất là mô hình electron gần như tự do.

Khoáng chất

Một bộ sưu tập các khoáng chất khác nhau.

Khoáng sản là chất rắn có trong tự nhiên được hình thành thông qua các quá trình địa chất khác nhau [15] dưới áp suất cao. Để được phân loại là một khoáng chất thực sự, một chất phải có cấu trúc tinh thể với các tính chất vật lý đồng nhất trong suốt. Khoáng chất có nhiều thành phần từ các nguyên tố tinh khiết và muối đơn giản đến các silicat rất phức tạp với hàng ngàn dạng đã biết. Ngược lại, một mẫu đá là một tập hợp ngẫu nhiên của các khoáng chất và / hoặc khoáng chất, và không có thành phần hóa học cụ thể. Phần lớn các loại đá của vỏ Trái Đất bao gồm thạch anh (tinh thể SiO2), fenspat, mica, clorit, cao lanh, canxit, créatinine, olivin, augit, hornblend, magnetit, hematit, limonite và một số khoáng chất khác. Một số khoáng chất, như thạch anh, mica hoặc fenspat là phổ biến, trong khi những khoáng chất khác chỉ được tìm thấy ở một số địa điểm trên toàn thế giới. Nhóm khoáng chất lớn nhất cho đến nay là silicat (hầu hết các loại đá có ≥95% silicat), được cấu tạo phần lớn từ silicoxy, với sự bổ sung của các ion nhôm, magiê, sắt, canxi và các kim loại khác.

Gốm sứ

Bộ phận chịu lực bằng gốm Si3N4

Chất rắn gốm sứ được cấu tạo từ các hợp chất vô cơ, thường là oxit của các nguyên tố hóa học.[16] Chúng trơ về mặt hóa học, và thường có khả năng chịu được sự ăn mòn hóa học xảy ra trong môi trường axit hoặc ăn da. Gốm sứ thường có thể chịu được nhiệt độ cao từ 1000 đến 1600 °C (1800 đến 3000 °F). Các trường hợp ngoại lệ bao gồm các vật liệu vô cơ không phải oxit, chẳng hạn như nitrit, boridcacbit.

Nguyên liệu thô gốm sứ truyền thống bao gồm các khoáng sét như kaolinit, các nguyên liệu gần đây hơn bao gồm nhôm oxit (alumin). Các vật liệu gốm hiện đại, được phân loại là gốm tiên tiến, bao gồm cacbua siliccacbua vonfram. Cả hai đều được đánh giá cao về khả năng chống mài mòn và do đó được sử dụng trong các ứng dụng như tấm mài mòn của thiết bị nghiền trong hoạt động khai thác.

Hầu hết các vật liệu gốm, chẳng hạn như alumin và các hợp chất của nó, được hình thành từ bột mịn, tạo ra một vi cấu trúc vi tinh thể hạt mịn chứa đầy các trung tâm tán xạ ánh sáng tương đương với bước sóng của ánh sáng nhìn thấy. Do đó, chúng thường là những vật liệu không trong suốt, trái ngược với những vật liệu trong suốt. Tuy nhiên, công nghệ kích thước nano gần đây (ví dụ như sol-gel) đã có thể sản xuất gốm sứ trong suốt đa tinh thể như alumin trong suốt và các hợp chất alumin cho các ứng dụng như laze công suất cao. Gốm sứ cao cấp cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp y học, điện và điện tử.

Kỹ thuật gốm là khoa học và công nghệ tạo ra các vật liệu, bộ phận và thiết bị bằng gốm ở trạng thái rắn. Điều này được thực hiện bằng tác dụng của nhiệt, hoặc ở nhiệt độ thấp hơn, sử dụng phản ứng kết tủa từ các dung dịch hóa học. Thuật ngữ này bao gồm quá trình tinh chế nguyên liệu thô, nghiên cứu và sản xuất các hợp chất hóa học có liên quan, sự hình thành chúng thành các thành phần và nghiên cứu cấu trúc, thành phần và tính chất của chúng.

Về mặt cơ học, vật liệu gốm có tính giòn, cứng, chịu nén mạnh và chịu lực kéo và cắt yếu. Vật liệu giòn có thể thể hiện độ bền kéo đáng kể bằng cách chịu tải trọng tĩnh. Độ bền cho biết vật liệu có thể hấp thụ bao nhiêu năng lượng trước khi hỏng hóc cơ học, trong khi độ dẻo dai khi đứt gãy (ký hiệu là KIc) mô tả khả năng của vật liệu với các sai sót cấu trúc vi mô vốn có chống lại sự đứt gãy thông qua sự phát triển và lan truyền vết nứt. Nếu một vật liệu có giá trị độ dai đứt gãy lớn, các nguyên tắc cơ bản của cơ học đứt gãy cho thấy rằng nó rất có thể sẽ trải qua quá trình đứt gãy dễ uốn. Gãy giòn là rất đặc trưng của hầu hết các vật liệu gốmgốm thủy tinh thường biểu hiện các giá trị KIc thấp (và không nhất quán).

Ví dụ về các ứng dụng của gốm sứ, độ cứng cực cao của zirconia được sử dụng trong sản xuất lưỡi dao, cũng như các dụng cụ cắt công nghiệp khác. Gốm sứ như nhôm, cacbua bocacbua silic đã được sử dụng trong áo chống đạn để đẩy lùi hỏa lực súng trường cỡ lớn. Các bộ phận silic nitrua được sử dụng trong các ổ bi sứ, nơi có độ cứng cao giúp chúng chống mài mòn. Nói chung, gốm sứ cũng có khả năng chống hóa chất và có thể được sử dụng trong môi trường ẩm ướt, nơi các ổ trục thép sẽ dễ bị oxy hóa (hoặc gỉ).

Một ví dụ khác về các ứng dụng gốm, vào đầu những năm 1980, Toyota đã nghiên cứu sản xuất động cơ gốm đoạn nhiệt với nhiệt độ hoạt động trên 6000 °F (3300 °C). Động cơ gốm không yêu cầu hệ thống làm mát do đó cho phép giảm trọng lượng lớn và do đó hiệu quả nhiên liệu cao hơn. Trong một động cơ kim loại thông thường, phần lớn năng lượng thải ra từ nhiên liệu phải được tiêu tán dưới dạng nhiệt thải để ngăn chặn sự nóng chảy của các bộ phận kim loại. Công việc cũng đang được thực hiện trong việc phát triển các bộ phận bằng gốm cho động cơ tuabin khí. Động cơ tuabin làm bằng gốm sứ có thể hoạt động hiệu quả hơn, mang lại cho máy bay tầm hoạt động và tải trọng lớn hơn đối với một lượng nhiên liệu nhất định. Tuy nhiên, những động cơ như vậy không được sản xuất vì việc sản xuất các bộ phận bằng gốm với độ chính xác và độ bền cao là rất khó và tốn kém. Các phương pháp xử lý thường dẫn đến sự phân bố rộng rãi của các sai sót cực nhỏ, thường đóng vai trò bất lợi trong quá trình thiêu kết, dẫn đến sự gia tăng các vết nứt và cuối cùng là hỏng hóc cơ học.

Gốm thủy tinh

Mặt bếp bằng gốm thủy tinh có độ bền cao, có độ giãn nở nhiệt không đáng kể.

Vật liệu gốm thủy tinh có nhiều đặc tính với cả thủy tinh không kết tinh và gốm kết tinh. Chúng được tạo thành dưới dạng thủy tinh, và sau đó được kết tinh một phần bằng cách xử lý nhiệt, tạo ra cả pha vô định hìnhpha tinh thể để các hạt tinh thể được nhúng trong một pha giữa các hạt không kết tinh.

Gốm thủy tinh được sử dụng để làm đồ nấu nướng (ban đầu được biết đến với tên thương hiệu CorningWare) và mặt bếp có khả năng chống sốc nhiệt caođộ thấm cực thấp đối với chất lỏng. Hệ số giãn nở nhiệt âm của pha gốm kết tinh có thể cân bằng với hệ số dương của pha thủy tinh. Tại một điểm nhất định (~ 70% tinh thể) gốm thủy tinh có hệ số giãn nở nhiệt thực gần bằng không. Loại gốm thủy tinh này thể hiện các đặc tính cơ học tuyệt vời và có thể duy trì sự thay đổi nhiệt độ lặp đi lặp lại và nhanh chóng lên đến 1000 °C.

Gốm thủy tinh cũng có thể xuất hiện tự nhiên khi sét đánh vào các hạt tinh thể (ví dụ như thạch anh) được tìm thấy trong hầu hết các bãi biển cát. Trong trường hợp này, nhiệt độ cực cao và tức thời của tia sét (~ 2500 °C) tạo ra cấu trúc rỗng, phân nhánh giống như rễ được gọi là fulgurite thông qua phản ứng tổng hợp.

Chất rắn hữu cơ

Các sợi bột gỗ riêng lẻ trong mẫu này có đường kính khoảng 10 µm.

Hóa học hữu cơ nghiên cứu cấu trúc, tính chất, thành phần, phản ứng và điều chế bằng cách tổng hợp (hoặc các phương tiện khác) các hợp chất hóa học của cacbonhydro, có thể chứa bất kỳ nguyên tố nào khác như nitơ, oxy và các halogen: flo, clo, bromiot. Một số hợp chất hữu cơ cũng có thể chứa các nguyên tố phốt pho hoặc lưu huỳnh. Ví dụ về chất rắn hữu cơ bao gồm gỗ, sáp parafin, naphthalene và nhiều loại polymechất dẻo.

Gỗ

Gỗ là một vật liệu hữu cơ tự nhiên chủ yếu bao gồm các sợi xenlulo được nhúng trong một nền lignin. Về tính chất cơ học, các sợi có độ căng mạnh và ma trận lignin chống lại sự nén. Vì vậy, gỗ đã là một vật liệu xây dựng quan trọng kể từ khi con người bắt đầu xây dựng nơi trú ẩn và sử dụng tàu thuyền. Gỗ được sử dụng cho công việc xây dựng thường được gọi là gỗ xẻ hoặc gỗ trắc. Trong xây dựng, gỗ không chỉ là vật liệu kết cấu mà còn được dùng để tạo khuôn cho bê tông.

Vật liệu làm từ gỗ cũng được sử dụng rộng rãi để đóng gói (ví dụ như bìa cứng) và giấy, cả hai đều được tạo ra từ bột giấy tinh chế. Quá trình nghiền bột hóa học sử dụng sự kết hợp của nhiệt độ cao và hóa chất kiềm (kraft) hoặc axit (sulfit) để phá vỡ các liên kết hóa học của lignin trước khi đốt cháy.

Polymer

Hình ảnh STM của các chuỗi siêu phân tử tự lắp ráp của chất bán dẫn hữu cơ quinacridone trên than chì.

Một tính chất quan trọng của cacbon trong hóa học hữu cơ là nó có thể tạo thành một số hợp chất nhất định, các phân tử riêng lẻ có khả năng tự liên kết với nhau, do đó tạo thành một chuỗi hoặc một mạng lưới. Quá trình này được gọi là quá trình trùng hợp và các chuỗi hoặc mạng polyme, trong khi hợp chất nguồn là một đơn phân. Hai nhóm polyme chính tồn tại: những polyme được sản xuất nhân tạo được gọi là polyme công nghiệp hoặc polyme tổng hợp (chất dẻo) và những loại có nguồn gốc tự nhiên là polyme sinh học.

Các monome có thể có nhiều nhóm thế hóa học hoặc các nhóm chức khác nhau, có thể ảnh hưởng đến các tính chất hóa học của các hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như tính hòa tan và phản ứng hóa học, cũng như các tính chất vật lý, chẳng hạn như độ cứng, tỷ trọng, độ bền cơ học hoặc kéo, chống mài mòn, nhiệt sức đề kháng, độ trong suốt, màu sắc, v.v.. Trong protein, những khác biệt này cho phép polyme có khả năng áp dụng cấu trúc hoạt động sinh học ưu tiên hơn những cấu trúc khác (xem phần tự lắp ráp).

Đồ gia dụng bằng nhựa các loại.

Con người đã sử dụng polyme hữu cơ tự nhiên trong nhiều thế kỷ dưới dạng sáp và shellac, được xếp vào loại polyme nhiệt dẻo. Một loại polymer thực vật có tên là cellulose cung cấp độ bền kéo cho sợi tự nhiên và dây thừng, và vào đầu thế kỷ 19, cao su tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi. Polyme là nguyên liệu thô (nhựa) được sử dụng để tạo ra thứ thường được gọi là chất dẻo. Nhựa là sản phẩm cuối cùng, được tạo ra sau khi một hoặc nhiều polyme hoặc chất phụ gia được thêm vào nhựa trong quá trình chế biến, sau đó được định hình thành dạng cuối cùng. Các loại polyme đã có từ lâu và đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, bao gồm polyetylen gốc cacbon, polypropylen, polyvinyl clorua, polystyren, nylon, polyeste, acrylic, polyurethanepolycarbonat, và silicon gốc silicon. Nhựa thường được phân loại là nhựa "hàng hóa", "đặc thù" và "kỹ thuật".

Vật liệu tổng hợp

Mô phỏng bên ngoài của Tàu con thoi khi nó nóng lên hơn 1500 ° C trong quá trình vào lại khí quyển
Một vải dệt sợi carbon, một yếu tố phổ biến trong các vật liệu composite

Vật liệu composite chứa hai hoặc nhiều pha vĩ mô, một trong số đó thường là gốm. Ví dụ, một chất nền liên tục và một pha phân tán của các hạt hoặc sợi gốm.

Các ứng dụng của vật liệu composite bao gồm các yếu tố cấu trúc như bê tông cốt thép, đến gạch cách nhiệt đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong hệ thống bảo vệ nhiệt Tàu con thoi của NASA, được sử dụng để bảo vệ bề mặt của tàu con thoi khỏi sức nóng của tái -đi vào bầu khí quyển của Trái Đất. Một ví dụ là Carbon-Carbon tăng cường (RCC), vật liệu màu xám nhạt chịu được nhiệt độ tái sử dụng lên đến 1510   °C (2750   °F) và bảo vệ nắp mũi và các cạnh đầu của cánh Tàu con thoi. RCC là vật liệu composite nhiều lớp được làm từ vải rayon than chì và được ngâm tẩm với nhựa phenolic. Sau khi đóng rắn ở nhiệt độ cao trong nồi hấp, tấm gỗ được nhiệt luyện để chuyển nhựa thành carbon, được ngâm tẩm với cồn furfural trong buồng chân không, và được đóng rắn / nhiệt phân để chuyển cồn từ furfural thành cacbon. Để cung cấp khả năng chống oxy hóa cho khả năng tái sử dụng, các lớp bên ngoài của RCC được chuyển thành cacbua silic.

Ví dụ trong nhà về vật liệu tổng hợp có thể được nhìn thấy trong vỏ "nhựa" của máy thu hình, điện thoại di động, v.v. Những vỏ nhựa này thường là một hỗn hợp được tạo thành từ một ma trận nhựa nhiệt dẻo như acrylonitrile butadien styren (ABS) trong đó phấn canxi cacbonat, bột talc, sợi thủy tinh hoặc sợi cacbon đã được thêm vào để tăng cường độ bền, khối lượng lớn hoặc phân tán tĩnh điện. Những chất bổ sung này có thể được gọi là sợi gia cường hoặc chất phân tán, tùy thuộc vào mục đích của chúng.

Do đó, vật liệu ma trận bao quanh và hỗ trợ các vật liệu gia cường bằng cách duy trì vị trí tương đối của chúng. Quân tiếp viện truyền các tính chất cơ học và vật lý đặc biệt của chúng để tăng cường các đặc tính của ma trận. Sự hiệp lực tạo ra các thuộc tính vật liệu không có sẵn từ các vật liệu cấu thành riêng lẻ, trong khi sự đa dạng của ma trận và vật liệu tăng cường cung cấp cho nhà thiết kế sự lựa chọn về sự kết hợp tối ưu.

Chất bán dẫn

Chip bán dẫn trên nền silicon kết tinh.

Chất bán dẫn là vật liệu có điện trở suất (và độ dẫn điện) giữa chất dẫn điện kim loại và chất cách điện phi kim loại. Chúng có thể được tìm thấy trong bảng tuần hoàn di chuyển theo đường chéo xuống ngay từ boron. Chúng tách các vật dẫn điện (hoặc kim loại ở bên trái) khỏi chất cách điện (bên phải).

Các thiết bị làm từ vật liệu bán dẫn là nền tảng của điện tử hiện đại, bao gồm radio, máy tính, điện thoại, v.v. Các thiết bị bán dẫn bao gồm bóng bán dẫn, pin mặt trời, điốtmạch tích hợp. Tấm quang điện mặt trời là thiết bị bán dẫn lớn, trực tiếp biến đổi ánh sáng thành năng lượng điện.

Trong một vật dẫn kim loại, dòng điện được mang theo bởi dòng electron ", nhưng trong chất bán dẫn, dòng điện có thể được mang bởi các electron hoặc bởi các" lỗ trống "tích điện dương trong cấu trúc dải điện tử của vật liệu. Các vật liệu bán dẫn phổ biến bao gồm silic, gecmanigali arsenua.

Vật liệu nano

Silicon số lượng lớn (trái) và thuốc nano silicon (phải)

Nhiều chất rắn truyền thống thể hiện các đặc tính khác nhau khi chúng co lại kích thước nanomet. Ví dụ, các hạt nano của silicon thường có màu vàng vàng và xám có màu đỏ; các hạt nano vàng nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều (~ 300   °C trong 2,5   kích thước nm) so với các phiến vàng (1064   °C);[17] và các dây nano kim loại mạnh hơn nhiều so với các kim loại rời tương ứng.[18][19] Diện tích bề mặt cao của các hạt nano khiến chúng trở nên cực kỳ hấp dẫn đối với một số ứng dụng nhất định trong lĩnh vực năng lượng. Ví dụ, kim loại bạch kim có thể cung cấp những cải tiến như chất xúc tác nhiên liệu ô tô, cũng như pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEM). Ngoài ra, các oxit gốm (hoặc gốm kim loại) của lantan, xeri, mangan và niken hiện đang được phát triển như pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC). Các hạt nano lithium, lithium-titanate và tantali đang được ứng dụng trong pin lithium ion. Các hạt nano silicon đã được chứng minh là có thể mở rộng đáng kể dung lượng lưu trữ của pin lithium ion trong chu kỳ giãn nở / co lại. Các dây nano silicon có chu kỳ mà không bị suy giảm đáng kể và có tiềm năng sử dụng trong pin với thời gian lưu trữ được mở rộng đáng kể. Các hạt nano silic cũng đang được sử dụng trong các dạng pin năng lượng mặt trời mới. Sự lắng đọng màng mỏng của các chấm lượng tử silicon trên nền silicon đa tinh thể của tế bào quang điện (năng lượng mặt trời) làm tăng sản lượng điện áp lên tới 60% bằng cách phát huỳnh quang ánh sáng tới trước khi bắt. Ở đây một lần nữa, diện tích bề mặt của các hạt nano (và màng mỏng) đóng một vai trò quan trọng trong việc tối đa hóa lượng bức xạ được hấp thụ.

Vật liệu sinh học

Sợi collagen của xương được dệt thành

Nhiều vật liệu tự nhiên (hoặc sinh học) là vật liệu tổng hợp phức tạp với các đặc tính cơ học đáng chú ý. Những cấu trúc phức tạp này, đã hình thành từ hàng trăm triệu năm tiến hóa, là nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học vật liệu trong việc thiết kế các vật liệu mới. Các đặc điểm xác định của chúng bao gồm cấu trúc phân cấp, tính đa chức năng và khả năng tự phục hồi. Tính tự tổ chức cũng là một đặc điểm cơ bản của nhiều vật liệu sinh học và cách thức mà các cấu trúc được lắp ráp từ cấp độ phân tử trở lên. Do đó, tự lắp ráp đang nổi lên như một chiến lược mới trong tổng hợp hóa học của vật liệu sinh học hiệu suất cao.

Tính chất vật lý

Tính chất vật lý của các nguyên tố và hợp chất cung cấp bằng chứng kết luận về thành phần hóa học bao gồm mùi, màu sắc, thể tích, tỷ trọng (khối lượng trên một đơn vị thể tích), điểm nóng chảy, điểm sôi, nhiệt dung, dạng và hình dạng vật lý ở nhiệt độ phòng (rắn, lỏng hoặc khí; tinh thể lập phương, tam giác, v.v.), độ cứng, độ xốp, chỉ số khúc xạ và nhiều loại khác. Phần này thảo luận về một số tính chất vật lý của vật liệu ở trạng thái rắn.

Tính chất cơ học

Sự hình thành đá granitPatagonia thuộc Chile. Giống như hầu hết các khoáng chất vô cơ được hình thành do quá trình oxy hóa trong khí quyển Trái Đất, đá granit chủ yếu bao gồm tinh thể silica SiO2alumin Al2O3.

Tính chất cơ học của vật liệu mô tả các đặc điểm như độ bền và khả năng chống biến dạng của chúng. Ví dụ, dầm thép được sử dụng trong xây dựng vì độ bền cao của chúng, có nghĩa là chúng không bị gãy hoặc uốn cong đáng kể dưới tải trọng tác dụng.

Các tính chất cơ học bao gồm độ đàn hồiđộ dẻo, độ bền kéo, độ bền nén, độ bền cắt, độ dai đứt gãy, độ dẻo (ít vật liệu giòn) và độ cứng lõm. Cơ học chất rắn là nghiên cứu về hoạt động của vật chất rắn dưới các tác động bên ngoài như ngoại lực và sự thay đổi nhiệt độ.

Chất rắn không thể hiện dòng chảy vĩ mô như chất lỏng. Bất kỳ mức độ nào khác với hình dạng ban đầu của nó được gọi là biến dạng. Tỷ lệ của biến dạng so với kích thước ban đầu được gọi là biến dạng. Nếu ứng suất tác dụng đủ thấp, hầu như tất cả các vật liệu rắn đều hoạt động theo cách mà biến dạng tỷ lệ thuận với ứng suất (định luật Hooke). Hệ số tỷ trọng được gọi là môđun đàn hồi hay môđun Young. Vùng biến dạng này được gọi là vùng đàn hồi tuyến tính. Ba mô hình có thể mô tả cách một vật rắn phản ứng với một ứng suất:

  • Tính đàn hồi - Khi một ứng suất tác dụng bị loại bỏ, vật liệu trở lại trạng thái không định dạng của nó.
  • Nhớt đàn hồi - Đây là những vật liệu hoạt động đàn hồi, nhưng cũng có giảm chấn. Khi ứng suất tác dụng được loại bỏ, công việc phải được thực hiện để chống lại các hiệu ứng giảm chấn và được chuyển thành nhiệt trong vật liệu. Điều này dẫn đến một vòng lặp trễ trong đường cong ứng suất-biến dạng. Điều này ngụ ý rằng phản ứng cơ học có sự phụ thuộc vào thời gian.
  • Tính dẻo - Vật liệu hoạt động đàn hồi thường làm như vậy khi ứng suất tác dụng nhỏ hơn giá trị chảy. Khi ứng suất lớn hơn ứng suất chảy, vật liệu hoạt động dẻo và không trở lại trạng thái trước đó. Đó là, biến dạng dẻo không thể đảo ngược (hoặc chảy nhớt) xảy ra sau khi năng suất là vĩnh viễn.

Nhiều vật liệu trở nên yếu hơn ở nhiệt độ cao. Vật liệu giữ được độ bền ở nhiệt độ cao, được gọi là vật liệu chịu lửa, rất hữu ích cho nhiều mục đích. Ví dụ, gốm thủy tinh đã trở nên cực kỳ hữu ích cho việc nấu nướng trên mặt bàn, vì chúng thể hiện các đặc tính cơ học tuyệt vời và có thể duy trì sự thay đổi nhiệt độ lặp lại và nhanh chóng lên đến 1000 °C. Trong ngành hàng không vũ trụ, các vật liệu hiệu suất cao được sử dụng trong thiết kế ngoại thất của máy bay và / hoặc tàu vũ trụ phải có khả năng chống sốc nhiệt cao. Do đó, sợi tổng hợp được tạo ra từ các polyme hữu cơ và các vật liệu tổng hợp polyme / gốm / kim loại và các polyme gia cường bằng sợi hiện đang được thiết kế với mục đích này.

Tính chất nhiệt

Các phương thức dao động nguyên tử bình thường trong chất rắn kết tinh.

Bởi vì chất rắn có năng lượng nhiệt, các nguyên tử của chúng dao động về các vị trí trung bình cố định trong mạng tinh thể có trật tự (hoặc không trật tự). Quang phổ của dao động mạng tinh thể trong mạng lưới tinh thể hoặc thủy tinh cung cấp nền tảng cho lý thuyết động học của chất rắn. Chuyển động này xảy ra ở cấp độ nguyên tử, do đó không thể quan sát hoặc phát hiện được nếu không có thiết bị chuyên dụng cao, chẳng hạn như thiết bị được sử dụng trong quang phổ.

Tính chất nhiệt của chất rắn bao gồm tính dẫn nhiệt, là tính chất của vật liệu biểu thị khả năng dẫn nhiệt. Chất rắn cũng có nhiệt dung riêng, là khả năng tích trữ năng lượng của vật liệu dưới dạng nhiệt (hay dao động mạng tinh thể nhiệt).

Tính chất điện

Các tính chất điện bao gồm độ dẫn điện, điện trở, trở khángđiện dung. Chất dẫn điện như kim loại và hợp kim tương phản với chất cách điện như thủy tinh và gốm sứ. Chất bán dẫn hoạt động ở đâu đó ở giữa. Trong khi đó sự dẫn điện trong kim loại là do các electron gây ra, cả electron và lỗ trống đều góp phần tạo ra dòng điện trong chất bán dẫn. Ngoài ra, các ion hỗ trợ dòng điện trong các vật dẫn ion.

Nhiều vật liệu cũng thể hiện tính siêu dẫn ở nhiệt độ thấp; chúng bao gồm các nguyên tố kim loại như thiếc và nhôm, các hợp kim kim loại khác nhau, một số chất bán dẫn được pha tạp nhiều và một số đồ gốm nhất định. Điện trở suất của hầu hết các vật dẫn điện (kim loại) thường giảm dần khi nhiệt độ hạ xuống, nhưng vẫn là hữu hạn. Tuy nhiên, trong chất siêu dẫn, điện trở đột ngột giảm xuống bằng không khi vật liệu được làm lạnh dưới nhiệt độ tới hạn của nó. Dòng điện chạy trong một vòng dây siêu dẫn có thể tồn tại vô thời hạn mà không cần nguồn điện.

Chất điện môi, hay chất cách điện, là một chất có khả năng chống lại dòng điện chạy qua. Một chất điện môi, chẳng hạn như chất dẻo, có xu hướng tập trung điện trường đặt vào trong chính nó, đặc tính này được sử dụng trong tụ điện. Tụ điện là một thiết bị điện có thể lưu trữ năng lượng trong điện trường giữa một cặp vật dẫn đặt cách nhau gần nhau (gọi là 'bản'). Khi đặt hiệu điện thế vào tụ điện, các điện tích có độ lớn bằng nhau, nhưng ngược cực, tích tụ trên mỗi bản tụ. Tụ điện được sử dụng trong các mạch điện như thiết bị lưu trữ năng lượng, cũng như trong các bộ lọc điện tử để phân biệt giữa tín hiệu tần số cao và tần số thấp.

Tính chất cơ điện

Áp điện là khả năng của các tinh thể tạo ra một điện áp để phản ứng với một ứng suất cơ học. Hiệu ứng áp điện là thuận nghịch trong các tinh thể áp điện, khi chịu một hiệu điện thế bên ngoài, có thể thay đổi hình dạng một lượng nhỏ. Các vật liệu polyme như cao su, len, tóc, sợi gỗ và lụa thường hoạt động như những chiếc túi điện. Ví dụ, polyme polyvinylidene florua (PVDF) thể hiện phản ứng áp điện lớn hơn nhiều lần so với thạch anh vật liệu áp điện truyền thống (SiO2 tinh thể). Độ biến dạng (~ 0,1%) có lợi cho các ứng dụng kỹ thuật hữu ích như nguồn điện cao thế, loa phóng thanh, tia laser, cũng như các cảm biến và / hoặc đầu dò hóa học, sinh học và quang học.

Tính chất quang học

Vật liệu có thể truyền ánh sáng (ví dụ như thủy tinh) hoặc phản xạ ánh sáng (ví dụ như kim loại).

Nhiều vật liệu sẽ truyền một số bước sóng trong khi chặn các bước sóng khác. Ví dụ, kính cửa sổ trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy, nhưng ít hơn nhiều đối với hầu hết các tần số của tia cực tím gây cháy nắng. Đặc tính này được sử dụng cho các bộ lọc quang học chọn lọc tần số, có thể làm thay đổi màu sắc của ánh sáng tới.

Đối với một số mục đích, cả tính chất quang học và cơ học của vật liệu đều có thể được quan tâm. Ví dụ, các cảm biến trên tên lửa di chuyển hồng ngoại ("tầm nhiệt") phải được bảo vệ bằng một vỏ bọc trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại. Vật liệu hiện nay được lựa chọn cho các mái vòm tên lửa dẫn đường hồng ngoại tốc độ cao là sapphire đơn tinh thể. Sự truyền quang học của sapphire không thực sự mở rộng để bao phủ toàn bộ phạm vi hồng ngoại trung bình (3–5 µm), nhưng bắt đầu giảm ở bước sóng lớn hơn xấp xỉ 4,5 µm ở nhiệt độ phòng. Mặc dù độ bền của sapphire tốt hơn so với các vật liệu vòm hồng ngoại tầm trung hiện có khác ở nhiệt độ phòng, nhưng nó lại yếu đi trên 600 °C. Sự đánh đổi lâu dài tồn tại giữa băng thông quang học và độ bền cơ học; vật liệu mới như gốm sứ trong suốt hoặc vật liệu tổng hợp nano quang học có thể cải thiện hiệu suất.

Truyền sóng ánh sáng có hướng dẫn liên quan đến trường sợi quang và khả năng truyền của một số thủy tinh nhất định, đồng thời và giảm cường độ thấp, một dải tần số (ống dẫn sóng quang đa chế độ) với ít nhiễu giữa chúng. Ống dẫn sóng quang được sử dụng làm thành phần trong mạch quang tích hợp hoặc làm phương tiện truyền dẫn trong hệ thống thông tin quang học.

Quang-điện tử

Pin mặt trời hay tế bào quang điện là một thiết bị chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Về cơ bản, thiết bị chỉ cần thực hiện hai chức năng: tạo ảnh của hạt mang điện (electron và lỗ trống) trong vật liệu hấp thụ ánh sáng, và tách các hạt mang điện tới một tiếp điểm dẫn điện sẽ truyền điện (nói một cách đơn giản là mang electron tắt qua một kim loại tiếp xúc với một mạch ngoài). Sự chuyển đổi này được gọi là hiệu ứng quang điện, và lĩnh vực nghiên cứu liên quan đến pin mặt trời được gọi là quang điện.

Pin mặt trời có nhiều ứng dụng. Từ lâu, chúng đã được sử dụng trong các trường hợp không có nguồn điện từ lưới điện, chẳng hạn như trong hệ thống điện vùng sâu vùng xa, vệ tinh quay quanh Trái Đất và tàu thăm dò không gian, máy tính cầm tay, đồng hồ đeo tay, điện thoại vô tuyến từ xa và các ứng dụng bơm nước. Gần đây hơn, chúng bắt đầu được sử dụng trong các cụm mô-đun năng lượng mặt trời (mảng quang điện) được kết nối với lưới điện thông qua một bộ biến tần, không hoạt động như một nguồn cung cấp duy nhất mà là một nguồn điện bổ sung.

Tất cả các tế bào năng lượng mặt trời đều cần một vật liệu hấp thụ ánh sáng có trong cấu trúc tế bào để hấp thụ các photon và tạo ra các điện tử thông qua hiệu ứng quang điện. Các vật liệu được sử dụng trong pin mặt trời có xu hướng có đặc tính là hấp thụ ưu tiên các bước sóng của ánh sáng mặt trời truyền đến bề mặt Trái Đất. Một số pin mặt trời cũng được tối ưu hóa để hấp thụ ánh sáng bên ngoài bầu khí quyển của Trái Đất.

Xem thêm

Tham khảo

  1. ^ a b The Editors of Encyclopaedia Britannica (9 tháng 4 năm 2020). “Solid - Definition & Facts”. Encyclopedia Britannica. Bản gốc lưu trữ ngày 15 tháng 7 năm 2020. Truy cập ngày 23 tháng 8 năm 2020.Quản lý CS1: ref=harv (liên kết)
  2. ^ Swallowe, G.M. (1999). Mechanical Properties and Testing of Polymers: An A–Z Reference. Polymer Science and Technology Series. Springer Netherlands. tr. 23. ISBN 978-0-412-80170-9.
  3. ^ Zallen, R. (2008). The Physics of Amorphous Solids. Physics textbook. Wiley. tr. 23. ISBN 978-3-527-61797-5.
  4. ^ Šesták, J.; Mareš, J.J.; Hubík, P. (2010). Glassy, Amorphous and Nano-Crystalline Materials: Thermal Physics, Analysis, Structure and Properties. Hot Topics in Thermal Analysis and Calorimetry. Springer Netherlands. tr. 2. ISBN 978-90-481-2882-2.
  5. ^ Macdonald, G.A.; Abbott, A.T.; Peterson, F.L. (1983). Volcanoes in the Sea: The Geology of Hawaii. University of Hawaii Press. tr. 124. ISBN 978-0-8248-0832-7.
  6. ^ Thakur, V.K. (2013). Green Composites from Natural Resources. Taylor & Francis. tr. 7. doi:10.1201/b16076. ISBN 978-1-4665-7069-6.
  7. ^ Fahim, M.; Chand, N. (2008). Tribology of Natural Fiber Polymer Composites. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering. Elsevier Science. tr. 8. ISBN 978-1-84569-505-7.
  8. ^ Holley, Dennis (ngày 31 tháng 5 năm 2017). GENERAL BIOLOGY I: Molecules, Cells and Genes (bằng tiếng Anh). Dog Ear Publishing. ISBN 9781457552748.
  9. ^ Rogers, Ben; Adams, Jesse; Pennathur, Sumita (ngày 28 tháng 10 năm 2014). Nanotechnology: Understanding Small Systems, Third Edition (bằng tiếng Anh). CRC Press. ISBN 9781482211726.
  10. ^ Nahum, Alan M.; Melvin, John W. (ngày 9 tháng 3 năm 2013). Accidental Injury: Biomechanics and Prevention (bằng tiếng Anh). Springer Science & Business Media. ISBN 9781475722642.
  11. ^ Narula, G. K.; Narula, K. S.; Gupta, V. K. (1989). Materials Science (bằng tiếng Anh). Tata McGraw-Hill Education. ISBN 9780074517963.
  12. ^ Arnold, Brian (ngày 1 tháng 7 năm 2006). Science Foundation (bằng tiếng Anh). Letts and Lonsdale. ISBN 9781843156567.
  13. ^ Group, Diagram (ngày 1 tháng 1 năm 2009). The Facts on File Chemistry Handbook (bằng tiếng Anh). Infobase Publishing. ISBN 9781438109558.
  14. ^ Mortimer, Charles E. (1975). Chemistry: A Conceptual Approach (ấn bản 3). New York: D. Van Nostrad Company. ISBN 0-442-25545-4.
  15. ^ Bar-Cohen, Yoseph; Zacny, Kris (ngày 4 tháng 8 năm 2009). Drilling in Extreme Environments: Penetration and Sampling on Earth and other Planets (bằng tiếng Anh). John Wiley & Sons. ISBN 9783527626632.
  16. ^ “Ceramics”. autocww.colorado.edu. Truy cập ngày 9 tháng 5 năm 2017.
  17. ^ Buffat, Ph.; Borel, J.-P. (1976). “Size effect on the melting temperature of gold particles”. Physical Review A. 13 (6): 2287. Bibcode:1976PhRvA..13.2287B. doi:10.1103/PhysRevA.13.2287.
  18. ^ Walter H. Kohl (1995). Handbook of materials and techniques for vacuum devices. Springer. tr. 164–167. ISBN 1-56396-387-6.
  19. ^ Shpak, Anatoly P.; Kotrechko, Sergiy O.; Mazilova, Tatjana I; Mikhailovskij, Igor M (2009). “Inherent tensile strength of molybdenum nanocrystals”. Science and Technology of Advanced Materials. 10 (4): 045004. Bibcode:2009STAdM..10d5004S. doi:10.1088/1468-6996/10/4/045004. PMC 5090266. PMID 27877304.