Imperfecciones En Materiales Cristalinos

Trabajo de investigación documental 2

(Imperfecciones en los materiales cristalinos)

1. Diferenciar los diferentes tipos de imperfecciones en los materiales cristalinos (puntuales, lineales y superficiales o planares).
Defectos puntuales. Se dan a nivel de las posiciones de los átomos individuales.
Defectos lineales. Son defectos que dan lugar a una distorsión de la red centrada en torno auna línea. Se crean durante la solidificación de los sólidos cristalinos o por deformación plástica, por condensación de vacantes.
Defectos superficiales. Son los límites de grano que tienen dos direcciones y normalmente separan regiones del material que tienen diferentes estructura cristalina y/o orientación cristalográfica. Los efectos de superficie incluyen externas, límites de grano, límites demacla, defectos de apilamiento y fase.

2. Identificar las causas que originan cada una de las imperfecciones puntuales (vacancias, átomo sustituto de impureza, átomo de impureza intersticial, schottky, frenkel), describir cada defecto, su ilustración, y como se evitan, relacionarlos con los efectos que producen en las propiedades macroscópicas y como afectan en el desempeño de los materialesde acuerdo a su uso en equipos utilizados en energías renovables.
Vacante. Constituye el defecto puntual más simple. Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales. También puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado comoconsecuencia de la movilidad de los átomos.

Según la formula , podemos entender que el número de vacantes en equilibrio Nv para una cantidad dada de material, se incrementa con la temperatura.

Defectos intersticiales. Algunas veces, un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red en una posición que normalmente no está ocupada formando un defecto llamado defecto intersticial.Generalmente este tipo de defecto introduce relativamente grandes distorsiones en los alrededores puesto que normalmente el átomo es sustancialmente más grande que la posición intersticial en la que se sitúa. Consecuentemente la formación de este defecto no es muy probable. Se pueden introducir en una estructura por radiación.

Impurezas en sólidos. Este defecto se introduce cuando un átomo es reemplazadopor un átomo diferente. El átomo sustituyente puede ser más grande que el átomo original y en ese caso los átomos alrededor están a compresión o puede ser más pequeño que el átomo original y en este caso los átomos circundantes estarán a tensión. Este defecto puede presentarse como una impureza o como una adición deliberada en una aleación.

Dependiendo de la clase de impureza que se halla en elcristal, de su concentración y de la temperatura se formara en el cristal una solución sólida.
Los defectos puntuales de impurezas dentro de las soluciones solidas pueden generarse por dos mecanismos:
* Sustitución. Aquí las impurezas reemplazan a átomos originales.
* Intersticial: aquí los átomos de las impurezas llenan los vacíos o intersticios dentro del material original.

DefectoSchottky. Es un par de vacancias en un material con enlaces iónicos. Para mantener la neutralidad, deben perderse de la red tanto un catión como un anión.

Defecto Frenkel. Es una imperfección combinada vacancia – defecto intersticial. Ocurre cuando un ion salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial dejando entonces una vacancia.

3. Identificar las causas que originan cada unade las imperfecciones lineales (borde ó cuña, y tornillo ó helicoidal), explicar el defecto, la ilustración de cada uno, y como se evitan, relacionarlos con los efectos que producen en las propiedades macroscópicas y como afectan en el desempeño de los materiales de acuerdo a su uso en equipos utilizados en energías renovables, hacer énfasis en la relación entre dislocaciones y deformaciones...