چندبلور

چند بلور یا پلی کریستال (Polycrystal) به ماده‌ای گفته می‌شود که از تعداد زیادی بلور ریز (به نام دانه) تشکیل شده است. در هر یک از این دانه‌ها، اتم‌ها به صورت منظم و تکرارشونده در یک شبکه کریستالی قرار گرفته‌اند. اما جهت‌های بلوری این دانه‌ها نسبت به یکدیگر می‌توانند متفاوت باشند.^[1]

تصویر از ساختار چندبلوری فولاد.

پلی کریستال ژرمانیوم

انواع چند بلور

چند بلورها را می‌توان بر اساس اندازه دانه‌ها به دو دسته تقسیم کرد:

چند بلور همگن:

• چند بلور همگن، چند بلوری است که اندازه دانه‌های آن تقریباً یکسان است. این نوع چند بلورها معمولاً خواصی یکنواخت‌تر نسبت به چند بلورهای ناهمگن دارند. به عنوان مثال، چند بلورهای همگن با اندازه دانه‌های کوچک معمولاً استحکام و سختی بالایی دارند.^[2]

چند بلور ناهمگن:

• چند بلور ناهمگن، چند بلوری است که اندازه دانه‌های آن متفاوت است. این نوع چند بلورها معمولاً خواصی متنوع‌تر نسبت به چند بلورهای همگن دارند. به عنوان مثال، چند بلورهای ناهمگن با اندازه دانه‌های متوسط یا بزرگ معمولاً مقاومت در برابر ضربه یا سایش بالایی دارند.

تفاوت‌های کلیدی بین چند بلور همگن و ناهمگن

• اندازه دانه‌ها: اندازه دانه‌ها در چند بلور همگن تقریباً یکسان است، اما در چند بلور ناهمگن متفاوت است.
• خواص: چند بلورهای همگن معمولاً خواصی یکنواخت‌تر نسبت به چند بلورهای ناهمگن دارند.
• کاربردها: چند بلورهای همگن معمولاً برای تولید قطعات با استحکام و سختی بالا استفاده می‌شوند، اما چند بلورهای ناهمگن برای تولید قطعات با مقاومت در برابر ضربه یا سایش بالا استفاده می‌شوند.

چند بلور با جهت‌گیری تصادفی:

• در این نوع چند بلور، جهت‌گیری دانه‌ها نسبت به یکدیگر تصادفی است.

چند بلور با جهت‌گیری ترجیحی:

• در این نوع چند بلور، جهت‌گیری دانه‌ها نسبت به یکدیگر یکسان یا مشابه است.

خواص چند بلورها

خواص چند بلورها به عوامل مختلفی مانند اندازه دانه‌ها، جهت‌گیری دانه‌ها و ترکیب شیمیایی ماده بستگی دارد.

از جمله خواص چند بلورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سختی: سختی چند بلورها به طور کلی کمتر از تک بلورها است. این به دلیل وجود مرزهای دانه‌ای بین دانه‌های مختلف است. مرزهای دانه‌ای نقاط ضعفی در ساختار چند بلورها هستند که باعث کاهش سختی می‌شوند.
• مدول الاستیسیته: مدول الاستیسیته چند بلورها به طور کلی بیشتر از تک بلورها است. این به دلیل وجود پیوندهای قوی بین دانه‌های مختلف است. پیوندهای قوی بین دانه‌ها باعث افزایش مقاومت چند بلورها در برابر تغییر شکل می‌شوند.
• هدایت حرارتی: هدایت حرارتی چند بلورها به طور کلی کمتر از تک بلورها است. این به دلیل وجود مرزهای دانه‌ای بین دانه‌های مختلف است. مرزهای دانه‌ای باعث کاهش انتقال حرارت بین دانه‌های مختلف می‌شوند.
• هدایت الکتریکی: هدایت الکتریکی چند بلورها به طور کلی کمتر از تک بلورها است. این به دلیل وجود مرزهای دانه‌ای بین دانه‌های مختلف است. مرزهای دانه‌ای باعث کاهش حرکت الکترون‌ها بین دانه‌های مختلف می‌شوند.^[3]

کاربردهای چند بلورها

چند بلورها کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. از جمله کاربردهای چند بلورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تولید قطعات فلزی: از چند بلورها برای تولید قطعات فلزی مانند پیچ، مهره، میخ و غیره استفاده می‌شود. چند بلورها نسبت به تک بلورها استحکام بیشتری دارند و در برابر سایش مقاومت بیشتری دارند.
• تولید قطعات سرامیکی: از چند بلورها برای تولید قطعات سرامیکی مانند ظروف آشپزخانه، قطعات الکتریکی و غیره استفاده می‌شود. چند بلورها نسبت به تک بلورها مقاومت بیشتری در برابر شکست دارند.
• تولید قطعات پلیمری: از چند بلورها برای تولید قطعات پلیمری مانند پلاستیک‌های مهندسی و غیره استفاده می‌شود. چند بلورها نسبت به تک بلورها مقاومت بیشتری در برابر ضربه دارند.

تکامل دانش چند بلورها

دانش چند بلورها در طول تاریخ به تدریج تکامل یافته است. در قرن نوزدهم، دانشمندان به مطالعه ساختار و خواص چند بلورها پرداختند. در قرن بیستم، با پیشرفت علم و فناوری، دانش چند بلورها به طور فزاینده‌ای گسترش یافت.

در حال حاضر، دانش چند بلورها به یک علم پیشرفته تبدیل شده است. این دانش در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد و نقش مهمی در توسعه فناوری‌های نوین ایفا می‌کند.^[4]

جستارهای وابسته

• بافت (مواد)
• تک‌بلور
• آمورف
• مرزدانه

منابع

• یوسفی، علیرضا. مهندسی مواد. تهران: دانشگاه آزاد اسلامی، 1399.
• رضوی، عباس. متالورژی فیزیکی. تهران: دانشگاه علم و صنعت ایران، 1398.
• امین‌نیا، مهدی. مبانی مهندسی پلیمر. تهران: دانشگاه صنعتی شریف، 1399.
• فرهادی، محمدعلی، مواد جامد، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف، 1401

1. Meraji, F.; Mashhadi, M.; Tamizifar, M.; Nemati, A. (2015-05-01). "The Effects of NH4Cl and Particle Size of Al Powder in AlN Whiskers Synthesis by Direct Nitridation". Journal of Advanced Materials In Engineering. 34 (1): 55–66. doi:10.18869/acadpub.jame.34.1.55. ISSN 1025-2851.
2. Nasrollahi Boroujeni, S.; Fathi, M.; Ashrafifar, A. (2016-09-01). "Robust Nonlinear Control of Missile Longitudinal Dynamics in Presence of Unmatched Uncertainty". Journal of Computational Methods In Engineering. 35 (1): 1–9. doi:10.18869/acadpub.jcme.35.1.1. ISSN 2228-7698.
3. Meraji, F.; Mashhadi, M.; Tamizifar, M.; Nemati, A. (2015-05-01). "The Effects of NH4Cl and Particle Size of Al Powder in AlN Whiskers Synthesis by Direct Nitridation". Journal of Advanced Materials In Engineering. 34 (1): 55–66. doi:10.18869/acadpub.jame.34.1.55. ISSN 1025-2851.
4. Jafarian-Moghaddam, Ahmad Reza; Barzinpour, Farnaz; Fathian, Mohammad (2017-03-01). "New Clustering Technique using Artificial Immune System and Hierarchical technique". Signal and Data Processing. 13 (4): 133–145. doi:10.18869/acadpub.jsdp.13.4.133. ISSN 2538-4201.