Polykristallint

Polykristallint är ett begrepp inom materialvetenskap som beskriver material som består av många små kristallkorn med olika orientering, separerade av korngränser. Denna mikrostruktur skiljer polykristallina material från monokristallina material, där hela provet har en enhetlig kristallorientering.

Kornens storlek och korngränserna avgör många egenskaper. Korngränserna fungerar som hinder för plastisk deformation och kan stärka materialet enligt Hall-Petch- relationen, särskilt vid låga till medelhöga temperaturer. Samtidigt kan många och små korn minska plassegenskaperna och öka sprödhet under vissa betingelser. Korngränser påverkar även elektrisk och termisk ledning genom att hindra eller diffrusera carrier-förare.

Vanliga exempel på polykristallina material inkluderar polykrystallint kisel som används i solceller, samt vanliga metaller som aluminium, koppar och stål samt olika keramiska material. Polykrystallint kisel har i jämförelse med monokristallint kisel ofta lägre produktionstillverkningens kostnader men något lägre effektivitet i vissa applikationer.

Tillverkning sker genom processer som gjutning, pulvermetallurgi och sintering eller genom deposition där kornorientering inte kontrolleras macrotiskt. Materialegenskaperna kan mikas av värmebehandling och omkristallisering som förändrar kornstorlek och kornsgränsers karaktär.

Karakterisering sker vanligtvis med tekniker som X-ray diffraktion (XRD) för medelskornstorlek och EBSD för orienteringsuppgifter. Polykristallina material är vanliga i industrin på grund av kostnadseffektivitet och breda användningsområden, trots att anisotropi vid mikroskopisk nivå ofta förekommer.