Kiteisyyttä

Kiteisyyttä kuvaa materiaalin pitkän aikavälin järjestäytyneisyyden aste kiinteässä aineessa. Se kertoo, missä määrin molekyylit tai atomit muodostavat säännöllisiä, toistuvia rakenteita suhteessa satunnaiseen amorfiseen rakenteeseen. Kiteisyys on keskeinen ominaisuus monissa materiaaleissa, erityisesti polymeereissä, metallien ja keraamien kohdalla, ja se vaikuttaa mekaanisiin, lämpötilallisiin sekä jalostettavuuteen.

Määrittäminen ja mittaaminen: Kiteisyyden määrää voidaan arvioida useilla menetelmillä. X-ray diffraktio (XRD) erottelee kiteisen ja amorfisen osuuden. Differentiaalinen skannauskalorimetria (DSC) mittaa sulamispisteen entalpia ja sen perusteella voidaan laskea kiteisen osan osuus Xc = ΔHf/ΔHf°, jossa ΔHf° on 100% kiteisen polymerin sulamishalvonta. Tiheysmittaukset sekä IR- ja NMR-spektroskopia voivat täydentää tuloksia. Lisäksi mikroskopia paljastaa lamellien ja spherulittien koon.

Vaikutukset ominaisuuksiin: Polymeereissä suurempi kiteisyys yleensä lisää jäykkyyttä, lujuutta ja lämpötilankestävyyttä sekä kemiallista vastustuskykyä, mutta voi heikentää iskunkestävyyttä ja läpinäkyvyyttä sekä prosessointikykyä. Metallien ja keraamien osalta kiteisyys kuvaa pitkän aikavälin säännöllistä lattiajärjestystä; kokonaiskiteisyys ilmoitetaan prosentteina ja se vaikuttaa lujuuteen, tiheyteen, lämmönjohtavuuteen ja kulutuskestävyyteen.

Säätö ja sovellukset: Kiteisyyttä voidaan säädellä prosessoinnilla, kuten jäähdytysnopeudella, lämpökäsittelyllä ja nucleointiaineiden käytöllä. Esimerkiksi PET, polypropeeni ja nylon 6,6 ovat yleisiä semi-kiteisiä polymeerejä, ja kiteisyyden hallinta on keskeinen tekijä pakkauksissa, tekstiileissä sekä lääkkeiden kiinteissä muodoissa.