Was ist eine Mikrostruktur?
Eine Mikrostruktur ist die Art und Weise, wie ein Material in sehr kleinem Maßstab zusammenkommt. Die Mikrostruktur eines Objekts ist mit bloßem Auge nicht sichtbar, obwohl die auf mikroskopischer Ebene vorhandenen Muster auf einer größeren Ebene replizieren können. Diese größere Ebene ist die makroskopische Ebene; Es vermittelt dem Betrachter einen grundlegenden Eindruck von der zugrunde liegenden Konstruktion des Materials. Die Mikrostruktur des Objekts bestimmt den größten Teil seiner physikalischen Eigenschaften. Es gibt vier Hauptkategorien, in die Materialien aufgrund ihrer Mikrostruktur eingeteilt werden: Keramik, Metall, Polymer und Verbundwerkstoffe.
Die physische Struktur eines Materials scheint sich zu ändern, je nachdem, wie genau Sie es betrachten. Wenn ein Objekt auf Armlänge gehalten wird, sieht es anders aus, als wenn es eine Handbreite vom Gesicht einer Person entfernt ist. Gleiches gilt, wenn ein Objekt unter dem Mikroskop betrachtet wird. Um eine Standarddefinition der Mikrostruktur zu erstellen, beträgt die Stärke der Vergrößerung, mit der sie betrachtet wird, nicht mehr als das 25-fache.
Wenn die Struktur bei einer höheren oder niedrigeren Leistung beobachtet wird, sieht es anders aus. Diese anderen beobachtbaren Strukturen, insbesondere die kleineren, können erhebliche Auswirkungen auf die Eigenschaften des Objekts haben. Anstatt die Definition der Mikrostruktur zu erweitern, werden die Elemente, aus denen die Mikrostruktur besteht, geändert, um den Unterschieden in der zugrunde liegenden Struktur Rechnung zu tragen.
Als Beispiel kann die makroskopische Welt betrachtet werden. Wenn ein Autobahnsystem das beobachtete Objekt wäre, wäre eine Straße die Mikrostruktur. Unterschiedliche Straßen bestehen aus unterschiedlichen Materialien und haben daher unterschiedliche Eigenschaften. Somit wird die Straße in Straßentypen unterteilt.
Im Allgemeinen wird eine Mikrostruktur beobachtet, indem hauchdünne Scheiben des Objekts entnommen und unter ein Mikroskop gestellt werden. Diese Schichten sind so dünn, dass Licht durch sie hindurchscheint und die darunter liegende Struktur hervorhebt. In Abhängigkeit von dem beobachteten Material können andere Verfahren angewendet werden, wie beispielsweise Elektronenmikroskopie oder Röntgenstrahlen.
Indem man die vorhandenen Materialien sieht und ihre Wechselwirkung beobachtet, kann man vorhersagen, wie sich ein Material auf makroskopischer Ebene verhält. Bestimmte Materialien haben bestimmte Eigenschaften. Wenn sie vorhanden sind, geben sie diese Eigenschaften an das gesamte Material weiter. Ihre zugrunde liegende Struktur zeigt auch, wie sich ein Material verhält. Beispielsweise kann ein Material, bei dem die Struktur in langen, nicht ineinandergreifenden Platten angeordnet ist, zum Brechen oder Biegen neigen.
Diese Eigenschaften ergeben eine breite Klassifizierung des Materials. Diese Klassen geben die grundlegenden Eigenschaften eines Materials wieder, ohne dass dessen tatsächliche Struktur beachtet werden muss. Drei von ihnen - Keramik, Metallic und Polymer - sind reine Sammlungen eines bestimmten Strukturtyps. Das vierte, zusammengesetzte, ist eine Mischung der drei Grundarten.