Festkörpers

Festkörper sind einer der drei grundlegenden Aggregatzustände der Materie. In einem Festkörper sind Teilchen durch starke Kräfte fest miteinander verbunden, wodurch sich eine definierte Form und ein festes Volumen ergeben. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten und Gasen zeigen Festkörper nur begrenzte Fließfähigkeit und behalten ihre Form bei.

Man unterscheidet kristalline Festkörper, in denen die Teilchen ein regelmäßiges Kristallgitter bilden, und amorphe Festkörper, bei denen keine langreich ausgerichtete Ordnung vorliegt (z. B. Glas). Kristalline Festkörper weisen charakteristische Symmetrie und einheitliche Kristallstrukturen auf, während amorphe Festkörper unregelmäßige Strukturen mit diffusen Merkmalen besitzen. Defekte wie Gitterfehler, Zwillingsgrenzen oder Punktdefekte beeinflussen mechanische und physikalische Eigenschaften.

Typische Eigenschaften von Festkörpern sind Dichte, Härte, Festigkeit, Elastizität, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Diese Eigenschaften hängen von chemischer Zusammensetzung, Struktur, Temperatur und Druck ab. Festkörper lassen sich grob in Metalle, Keramiken, Polymere, Gläser und Verbundwerkstoffe einteilen.

Die Herstellung und Formgebung erfolgt durch Prozesse wie Gießen, Schmieden, Walzen, Extrudieren, Sintern oder additative Fertigung. Festkörper können bei Temperatur- oder Druckänderungen Phasenübergänge durchlaufen, etwa Schmelzen oder Kristallisation.

Festkörper bilden die Grundlage vieler technischer Anwendungen: Bauteile im Maschinenbau, Elektronik, Optik, Bauwesen und Energietechnik. Das Studium der Festkörperwissenschaften, der Kristallographie und der Materialforschung zielt darauf ab, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu verstehen.