polycristallinen

Polycristallinen tarkoittaa materiaalia, joka koostuu lukuisista pienistä kiteistä eli rakeista, joiden rajat muodostavat materiaalin mikro- tai makrorakenteen. Tämä on yleistä monissa metalleissa, keramisissa ja puolijohteissa. Toisin kuin yksikristallinen materiaali, polykrystalline koostuu useista eri suuntautuneista kiteistä.

Rakeiden koko ja rajapinnat vaikuttavat huomattavasti ominaisuuksiin. Rakeiden rajat voivat toimia rekombinaatiokeskuksina puolijohteissa, mikä heikentää sähkönjohtavuutta, kun taas metallien tapauksessa pienemmät rakeet voivat lisätä lujuutta ja kovuutta Hall-Petch-lain mukaan. Polycristallisuus voi siten sekä parantaa että heikentää ominaisuuksia riippuen materiaalista ja käyttökohteesta.

Tuotanto ja sovellukset: Polykrystalline piä käytetään laajalti aurinkokennoissa (polykristallinen pii). Sen valmistus perustuu yleensä sulatukseen ja valuun sekä teollisiin prosesseihin, kuten Siemens-prosessiin, joka tuottaa puhdasta piitä useista yksikiteistä. Polykrystallinen pi on kustannuksiltaan edullisempi kuin monokristallinen pi, mutta sen hyötysuhde on tyypillisesti pienempi. Muita polykrystalline materiaaleja ovat keramiikat ja metalliseokset sekä polykrystalline diamond- ja alumina-pohjaiset aineet, joita käytetään esimerkiksi rakennus- ja teollisuuskäytössä.

Analyysi ja tutkimus: Rakeisuutta ja rajapintojen orientaatiota voidaan analysoida mikroskopian lisäksi X-ray diffractionilla ja elektronien backscatter DIFFRACTIONilla (EBSD), jotka antavat tietoa rakeiden koosta, muodoista ja suunnista sekä niiden vaikutuksesta materiaalin toimintaan. Polycristallisuus on keskeinen tekijä monien materiaalien suunnittelussa ja valinnassa.