Η βασική διαφορά μεταξύ νανοκρυσταλλικών και πολυκρυσταλλικών είναι ότι τα νανοκρυσταλλικά υλικά αποτελούνται από σωματίδια σε κλίμακα νανομέτρων, ενώ τα πολυκρυσταλλικά υλικά αποτελούνται από μεγάλα σωματίδια.
Τα υλικά που γνωρίζουμε ότι μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων ή κοιτάζοντας τους κρυσταλλικούς κόκκους τους. Το νανοκρυσταλλικό υλικό και το πολυκρυσταλλικό υλικό είναι τέτοιες δύο κατηγορίες.
Τι είναι νανοκρυσταλλικό;
Νανοκρυσταλλικά υλικά είναι εκείνα που περιέχουν κρυσταλλικούς κόκκους με διαστάσεις σε κλίμακα νανομέτρων. Αυτά τα υλικά τείνουν να γεμίζουν το κενό μεταξύ των άμορφων υλικών, έτσι αυτοί οι κρυσταλλικοί κόκκοι είναι διατεταγμένοι χωρίς σειρά μεγάλης εμβέλειας. Επομένως, τα νανοκρυσταλλικά υλικά είναι συμβατικά υλικά με χονδρόκοκκο. Γενικά, υπάρχουν ελαφρώς διαφορετικοί ορισμοί των νανοκρυσταλλικών υλικών. Ωστόσο, ένα υλικό που περιέχει κόκκους κρυστάλλου με διαστάσεις κάτω των 100 nm συνήθως θεωρούνται νανοκρυσταλλικά υλικά. Επιπλέον, οι κρυσταλλικοί κόκκοι με διαστάσεις μεταξύ 100 και 500 nm ονομάζονται «υπερλεπτοί» κόκκοι. Μπορούμε να συντομεύσουμε τα νανοκρυσταλλικά υλικά ως NC.
Εικόνα 01: Νανοκρυσταλλικό
Η περίθλαση ακτίνων Χ είναι η κύρια τεχνική που χρησιμοποιούμε για να μετρήσουμε το μέγεθος των κρυσταλλικών κόκκων του υλικού NC. Υλικά με πολύ μικρούς κόκκους κρυστάλλου εμφανίζουν διευρυμένες κορυφές περίθλασης. Αυτές οι ευρείες κορυφές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό του μεγέθους των κόκκων χρησιμοποιώντας την εξίσωση Scherrer και την γραφική παράσταση Williamson-Hall. Διαφορετικά, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πιο περίπλοκες μεθόδους, όπως η μέθοδος Warren-Averbach ή η μοντελοποίηση του μοτίβου περίθλασης σε υπολογιστή.
Όταν εξετάζουμε τη σύνθεση υλικού NC, υπάρχουν διάφοροι τρόποι. Αυτές οι τεχνικές βασίζονται στη φάση της ύλης. Για παράδειγμα, υπάρχουν ορισμένες τεχνικές για την παραγωγή NC, όπως η επεξεργασία σε στερεά κατάσταση, η υγρή επεξεργασία, η επεξεργασία σε φάση ατμού και η επεξεργασία διαλύματος.
Τι είναι το Πολυκρυσταλλικό;
Πολυκρυσταλλικά υλικά είναι εκείνα που περιέχουν κρυσταλλικούς κόκκους με διαστάσεις πάνω από την κλίμακα νανομέτρων. Αυτά τα υλικά σχηματίζονται κυρίως κατά την ψύξη. Οι κρυσταλλικοί κόκκοι σε πολυκρυσταλλικά υλικά ονομάζονται «κρυσταλλίτες». Ο προσανατολισμός αυτών των κρυσταλλικών σε ένα υλικό είναι συνήθως τυχαίος χωρίς ιδιαίτερη κατεύθυνση, τυχαία υφή κ.λπ. Μπορούμε να συντομεύσουμε τα πολυκρυσταλλικά υλικά ως PC.
Τα περισσότερα οργανικά στερεά που γνωρίζουμε είναι πολυκρυσταλλικά υλικά. Μερικά κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν κεραμικά, πέτρες, πάγο κ.λπ. Ο βαθμός κρυστάλλωσης σε υλικό PC είναι σημαντικός για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων αυτών των υλικών. Για παράδειγμα, το θείο μπορεί να βρεθεί σε διαφορετικές αλλοτροπικές μορφές όπου αυτά τα αλλότροπα έχουν διαφορετικές ιδιότητες ανάλογα με το βαθμό κρυσταλλικότητας.
Το μέγεθος ενός κρυσταλλίτη μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας την τεχνική περίθλασης ακτίνων Χ. Το μέγεθος των κόκκων μπορεί επίσης να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας άλλες μεθόδους όπως η ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης. Μερικές φορές, τα υλικά περιέχουν έναν μεγάλο μονοκρυσταλλίτη που μπορεί εύκολα να χειριστεί.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ νανοκρυσταλλικού και πολυκρυσταλλικού;
Τα υλικά που γνωρίζουμε ότι μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων ή κοιτάζοντας τους κόκκους των κρυστάλλων. Το νανοκρυσταλλικό υλικό και το πολυκρυσταλλικό υλικό είναι δύο τέτοιες κατηγορίες. Τα υλικά που περιέχουν κρυσταλλικούς κόκκους με διαστάσεις κάτω των 100 nm θεωρούνται συνήθως ως νανοκρυσταλλικά υλικά ενώ τα υλικά που περιέχουν κρυσταλλικούς κόκκους με διαστάσεις άνω των 100 nm θεωρούνται τυπικά ως πολυκρυσταλλικά υλικά. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ νανοκρυσταλλικών και πολυκρυσταλλικών είναι ότι τα νανοκρυσταλλικά υλικά αποτελούνται από σωματίδια σε κλίμακα νανομέτρων, ενώ τα πολυκρυσταλλικά υλικά αποτελούνται από μεγάλα σωματίδια.
Το παρακάτω infographic συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ νανοκρυσταλλικού και πολυκρυσταλλικού.
Σύνοψη – Νανοκρυσταλλικό vs Πολυκρυσταλλικό
Τα υλικά μπορούν να χωριστούν σε δύο διαφορετικές κατηγορίες ως νανοκρυσταλλικό υλικό και πολυκρυσταλλικό υλικό, ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων ή κοιτάζοντας τους κρυσταλλικούς κόκκους. Η βασική διαφορά μεταξύ νανοκρυσταλλικών και πολυκρυσταλλικών είναι ότι τα νανοκρυσταλλικά υλικά αποτελούνται από σωματίδια σε κλίμακα νανομέτρων, ενώ τα πολυκρυσταλλικά υλικά είναι κατασκευασμένα από μεγάλα σωματίδια.
