Структура твердих матеріалів
Перед тим, як розглядати механічні властивості твердих тіл, слід познайомитися з їх внутрішньою структурою на атомному рівні.
Різноманітність твердих матеріалів по своїй структурі велике. Тим не менш, існує універсальна класифікація, в основу якої покладено критерій періодичності розташування складових тіла елементів (атомів, молекул, атомних кластерів). Відповідно до цієї класифікації всі тверді речовини поділяються на такі:
- кристалічні;
- аморфні.
Почнемо із других. Аморфне тіло не має якої-небудь впорядкованою структурою. Атоми або молекули у ньому розташовані хаотично. Ця особливість призводить до ізотропія властивостей аморфних матеріалів, тобто властивості не залежать від напрямку. Самим яскравим прикладом аморфного тіла є скло.
Кристалічні тіла або кристали, на відміну від аморфних матеріалів, мають упорядкований у просторі розташування структурних елементів. В мікромасштабі у них можна розрізнити кристалічні площині та паралельні атомні ряди. Завдяки такій структурі кристали є анізотропними. Причому анізотропія проявляється не тільки на механічних властивостей твердих тіл, але і на властивості електричних, електромагнітних і інших. Наприклад, кристал турмаліну здатний пропускати тільки коливання світлової хвилі в одному напрямку, що призводить до поляризації електромагнітного випромінювання.
Прикладами кристалів є практично всі металеві матеріали. Вони найчастіше зустрічаються в трьох кристалічних решітках: гранецентрованої і об’ємно центрованої кубічної (ГЦК і ОЦК, відповідно) і гексагональної щільно упакованої (ГПУ). Ще одним прикладом кристалів є знайома всім кухонна сіль. На відміну від металів в її вузлах знаходяться не атоми, а аніони хлору або катіони натрію.
