krystallinitet

Kristallinitet är ett mått på hur stor del av ett materials struktur som består av ordnade kristallina områden jämfört med oordnade amorfa regioner. Begreppet är centralt för många material, särskilt polymerer, men även för metaller och keramer. En högre kristallinitet innebär ofta en mer regelbunden packning av atomer eller molekyler och påverkar både termiska och mekaniska egenskaper.

Utvärdering och kvantifiering av kristallinitet sker vanligvis genom differential scanning calorimetry (DSC), som jämför entalpin för smältning med entalpin för ett helt kristallint referensmaterial. Röntgendiffraktion (XRD) används också för att bestämma andelen kristallin fas via diffraktionsmönster. För en mer detaljerad bild kan tekniker som TEM komplettera mätningarna. Den teoretiska gränsen är 100 procent kristallin fas, men många material är delvis kristallina, särskilt semikristallina polymerer.

Påverkan på egenskaper: Ökad kristallinitet ökar ofta smältpunkten, densiteten och styvheten samt kemiskt motstånd. Den kan å andra sidan reducera påverkansegenskaper och genomskinlighet hos polymerer och minska deformabiliteten. I keramer och metaller kopplas kristallinitet till styrka, hårdhet och dimensionsstabilitet.

Faktorer som styr kristalliniteten inkluderar kylningshastighet, temperaturprogram (t.ex. annealing), närvaro av kärnämnen eller kärnmedel, kemisk sammansättning och tillsatser. Processer som uppvärmning och efterbearbetning kan öka eller minska kristalliniteten beroende på temperatur och tid.

Användning och betydelse: Kristallinitet används för att optimera materialets egenskaper och bearbetbarhet inom plast-, textil-, emballage-, biomedicinska och keramiska tillämpningar. Kunskapen möjliggör skräddarsydda kombinationer av mekaniska och termiska egenskaper samt långsiktig stabilitet.