Materiaalstructuur

Materiaalstructuur verwijst naar de ordening en samenstelling van de atomen en moleculen in een materiaal, en omvat kristalstructuren, microstructuren, fasen, defecten en poriën. Het beschrijft hoe atomen zijn gerangschikt over lengteschalen van atomaal tot macroscopisch en hoe deze structuur de eigenschappen bepaalt.

Op atoomniveau zijn veel materialen kristallijn, met een regelmatige roosterplaats en een basis. In kristallen is de positie van atomen periodiek; amorfe materialen missen lange-range orde. De kristalstructuur bepaalt met welke symmetrie en binding de stof gedraagt.

De microstructuur omvat korrels (grenzen), faseverdeling, aanwezigheid van precipitaten en poriën. Deze kenmerken ontstaan tijdens productie, verwerking en warmtebehandeling en hebben grote invloed op sterkte, taaiheid en rekbaarheid.

Defecten zoals vacancies (lege posities in het rooster), interstitiën en lineaire dislocaties beïnvloeden hoe een materiaal plastisch vervormt en breekt. Dislocaties, korrelgrenzen en poriën kunnen samen werken of tegenwerken bij spanning.

De materiaalstructuur bepaalt eigenschappen zoals mechanisch gedrag (sterkte, stijfheid, taaiheid), geleidbaarheid, magnetisme en optische eigenschappen. Door het controleren van de structuur via verwerkingstechnieken en warmtebehandeling kunnen materialen worden afgestemd op toepassingen.

Voorbeelden van materiaalgroepen zijn metalen, keramieken, polymeren en composieten, evenals halfgeleiders. Analytische technieken zoals microscopie, röntgendiffractie (XRD) en elektronendiffraction leveren informatie over structuur op.