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Werkstoffkunde (Subject) / Grundlagen und Atommodell (Lesson)
- 4 Werkstoffklassen Metalle Keramiken/Gläser Polymere(Kunststoffe) Verbundwerkstoffe
- kristalline Struktur bestehend aus einer Vielzahl von Kristallen, die durch Korngrenzen und Zwischenräume voneinander getrennt sind (Vielkristall).
- metallische Werkstoffe bestehen aus einem oder mehreren Metallen (z.B Fe, Al, Cu, Ti, Au, Ni) enthalten oft geringe Anteile von Nichtmetallen (z.B. C, N, O) Atome regelmäßig angeordnet hohe Dichte relativ steif, fest, duktil (hohe Deformation ohne Brechen), bruchzäh gute elektr. & therm. Leiter
- Keramiken und Gläser bestehen aus Metallen und Nichtmetallen relativ steif, fest, hoher E-Modul, hohe Zugfestigkeit, hart, spröde, bruchanfällig höhere Temperaturbeständigkeit als Metalle und Polymere gute elektr. & therm. Isolatoren optische Eigenschaften von undurchsichtig bis hochtransparent
- Polymere Organische Kohlenwasserstoffverbindungen mit anderen Nichtmetallen (z.B. O, N, F) kettenförmige Molekülstrukturen mit C-Rückgrat geringere Dichte und geringere mechanische Eigenschaften als Metalle und Keramiken gute Verformbarkeit geringe therm. Belastbarkeit sehr gute elektr. Isolatoren gute chem. Beständigkeit
- Verbundwerkstoffe besteht aus zwei oder mehreren Werkstoffen (Metalle, Kunststoffe) Eigenschaften unterscheiden sich sich von jeweiligen Basiswerkstoffen Beispiel: Kohlenstofffaser verstärkte Kunststoffe (Faser in Kunststoffmatrix eingebunden, Übertragung hoher Kräfte bei hoher Steifigkeit)
- Halbleiter Elektr. Eigenschaften liegen zw. Metallen und Keramiken/Polymeren Zufuhr von Energie (Wärme, Licht) ermöglicht Elektronenfluss ⇒ elektr. Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu Dotieren (einbringen von Fremdatomen) beeinflusst elektr. Leitfähigkeit Verwendung als elektronische Bauelemente (Diode) Diode = Eine Diode ist ein elektrisches Bauelement, das Strom in einer Richtung fast ungehindert passieren lässt und in der anderen Richtung fast isoliert.
- Biomaterialien/ Biokompatibilität Biokompatibilität bezeichnet die Verträglichkeit zwischen einem technischem und einem biologischen System. Die Werkstoffe dürfen keine giftigen Substanzen freisetzen oderproduzieren. Verwendung aller Werkstoffgruppen als temporäre oder dauerhafte Implantate
- Rutherford'sches Atommodell Strahlungsquelle in Bleiblock schießt auf Goldfolie. Alphastrahlen werden abgelenkt oder fliegen durch die Folie durch. Fotoschirm zeigt, wo die Teilchen auftreffen. Die meisten Teilchen kamen ungehindert durch, die restlichen wurden abgelenkt, teilweise sehr stark. ⇒ Atome bestehen aus sehr kleinem und sehr schwerem (positiv geladenen) Atomkern und aus einer sehr großen fast leeren (negativ geladenen) Atomhülle. Atome sind nach außen hin neutral (gleich viele Protonen wie Neutronen)
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