Wat is een microstructuur?
Een microstructuur is de manier waarop een materiaal op zeer kleine schaal samenkomt. De microstructuur van een object is niet zichtbaar met het blote oog, hoewel de patronen die aanwezig zijn op microscopisch niveau zich op een groter niveau kunnen repliceren. Dit grotere niveau is het macroscopische niveau; het geeft een waarnemer een basisimpressie van het onderliggende ontwerp van het materiaal. De microstructuur van het object bepaalt het grootste deel van zijn fysieke eigenschappen. Er zijn vier hoofdcategorieën waarin materialen vallen op basis van hun microstructuur: keramiek, metaal, polymeer en composiet.
De fysieke structuur van een materiaal lijkt te veranderen, afhankelijk van hoe goed je ernaar kijkt. Wanneer een object op armlengte wordt gehouden, ziet het er anders uit dan wanneer het zich op een handbreedte van het gezicht van een persoon bevindt. Hetzelfde geldt wanneer een object onder een microscoop wordt waargenomen. Om een standaarddefinitie van microstructuur te creëren, is de kracht van de vergroting die wordt gebruikt om ernaar te kijken niet meer dan 25x.
Wanneer de structuur met een hoger of lager vermogen wordt waargenomen, ziet het er anders uit. Deze andere waarneembare structuren, met name de kleinere, kunnen een aanzienlijke invloed hebben op de eigenschappen van het object. In plaats van de definitie van microstructuur uit te breiden, worden de elementen waaruit de microstructuur bestaat gewijzigd om verschillen in onderliggende structuur op te vangen.
Als een voorbeeld is het mogelijk om naar de macroscopische wereld te kijken. Als een snelwegsysteem het waargenomen item was, zou een weg de microstructuur zijn. Verschillende wegen zijn gemaakt van verschillende materialen en hebben daarom verschillende eigenschappen. De weg is dus onderverdeeld in soorten wegen.
Over het algemeen wordt een microstructuur waargenomen door flinterdunne plakjes van het object te nemen en deze onder een microscoop te plaatsen. Deze plakjes zijn zo dun dat er licht doorheen schijnt en de onderliggende structuur benadrukt. Afhankelijk van het waargenomen materiaal kunnen andere methoden worden gebruikt, zoals elektronenmicroscopie of röntgenstralen.
Door de aanwezige materialen te zien en door te observeren hoe ze op elkaar inwerken, is het mogelijk om te voorspellen hoe een materiaal op macroscopisch niveau zal werken. Bepaalde materialen hebben bepaalde eigenschappen, dus wanneer ze aanwezig zijn, geven ze die eigenschappen door aan het materiaal als geheel. Hun onderliggende structuur laat ook zien hoe een materiaal zal werken. Een materiaal waarbij de structuur is gerangschikt in lange niet-in elkaar grijpende platen kan bijvoorbeeld gevoelig zijn voor breken of buigen.
Deze eigenschappen komen samen om het materiaal een brede classificatie te geven. Deze klassen vertellen de basiseigenschappen van een materiaal zonder de werkelijke structuur ervan te moeten observeren. Drie daarvan - keramisch, metaalachtig en polymeer - zijn pure collecties van een specifiek type structuur. De vierde, samengestelde, is een mengsel van de drie basistypen.