Giải mã chất rắn vô định hình và những ứng dụng trong đời sống

Bạn biết không? Ly thủy tinh uống nước và nhiều vật dụng khác làm bằng nhựa, cao su… mà bạn đang sử dụng trong cuộc sống hằng ngày là được làm từ chất rắn vô định hình. 

Vậy có bao giờ bạn thắc mắc chất rắn vô định hình là gì và có đặc tính ra sao? Chúng ứng dụng như thế nào? Làm sao để phân biệt với chất rắn kết tinh? Tất cả sẽ được giải đáp ngay trong bài viết dưới, đừng bỏ lỡ bạn nhé!

1. Chất rắn vô định hình là gì? Tổng quan sơ lược nhất

Chất rắn là một chất hoặc một vật không chảy, ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cố định, nó vẫn giữ nguyên được thể tích riêng và hình dạng riêng. Khác với chất khí hay lỏng, chất rắn hoàn toàn không thể dàn theo hình dạng của bất cứ một vật chứa nào.

Thông thường chất rắn được phân thành 2 loại cơ bản là rắn tinh khiết và rắn vô định hình. Trong đó, vật rắn vô định hình với nhiều đặc tính độc đáo giúp sản xuất ra nhiều sản phẩm mang tính năng cao. Vậy chất rắn vô định hình là gì?

1.1 Khái niệm 

Chất vật rắn vô định hình còn gọi là vật liệu vô định hình, là chất rắn ở trạng thái vật chất không cấu tạo từ tinh thể. Nói cách khác, các phân tử hay nguyên tử trong chất rắn này không nằm ở các vị trí có trật tự diện rộng mà là trật tự gần.

Bạn có thể hiểu một cách đơn giản hơn là những chất này không có cấu trúc tinh thể và không có dạng hình học xác định. 

Ví dụ về chất rắn vô định hình như thủy tinh khi đun nóng đầu tiên sẽ mềm và sau đó nóng chảy trong một khoảng nhiệt độ nhất định và trở thành vật rắn vô định hình. Nhờ đó, người ta có thể đúc hoặc thổi thành nhiều hình dạng khác nhau như bình hoa, ly thủy tinh…

Vật liệu vô định hình

1.2 Đặc tính của rắn vô định hình

Chất rắn vô định hình có đặc điểm và tính chất là: 

- Có tính đẳng hướng và có sự chuyển từ chất rắn vô định hình sang chất lỏng xảy ra liên tục.

- Không có nhiệt độ nóng chảy xác định hoặc nhiệt độ đông đặc.

- Ở nhiệt độ cao khi bị nung nóng, chúng mềm dần và chuyển sang thể lỏng.

- Nhiều vật rắn có thể vừa là tinh thể, vừa là vô định hình.

- Vật rắn vô định hình có tính dẻo, rất dễ tạo hình, không bị ăn mòn, không bị gỉ sét.

1.3 Cách sản xuất như thế nào?

Chất rắn vô định hình thường được sản xuất bằng phương pháp nguội lạnh, tức là khi một chất lỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh rất nhanh. Điều này dẫn đến nó không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành, nhờ đó thành vô định hình.

Ngoài ra, người ta cũng có thể dựa vào các phương pháp khác để chế tạo vật rắn vô định hình như:

- Bắn phá vật liệu nguồn bằng chùm điện tử, ion có năng lượng cao.

- Nghiền cơ học động năng cao

- Thiêu kết áp lực cao từ bột hợp kim 

>>> Bài viết liên quan: Quy trình sản xuất thuỷ tinh diễn ra như thế nào?

Cách phân biệt chất rắn kết tinh và vô định hình

Như đã nói, chất rắn được chia thành 2 loại chính là kết tinh và vô định hình với những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt. Để tránh nhầm lẫn giữa vật liệu rắn kết tinh và rắn vô định hình, cùng xem ngay bảng so sánh cụ thể này nhé!

2. Một số chất rắn vô định hình thông dụng và ứng dụng của nó

Sở hữu những đặc tính độc đáo so với chất rắn tinh thể nên các loại vật liệu rắn vô định hình được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống. Có thể kể đến các vật liệu rắn phổ biến sau:

2.1 Thủy tinh

Thủy tinh hay còn được gọi là kính hay kiếng, là một vật liệu thuộc nhóm chất rắn vô định hình, có gốc silicat. Người ta thường trộn thêm các chất phụ gia khác để có được tính chất theo ý muốn phục vụ cho nhu cầu sử dụng của mình.

Thủy tinh là chất rắn vô định hình

Khi sản xuất thuỷ tinh, vật liệu có chứa silic được làm lạnh nhanh chóng từ trạng thái lỏng nhưng không đông đặc lại khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm nóng chảy của nó. Sau đó, người ta sẽ làm mát vật liệu dưới nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh.

Thủy tinh là chất rắn vô định hình được ứng dụng để sản xuất các loại đồ gia dụng như bình hoa, chai lọ, ly cốc uống nước, chén dĩa… Hoặc dùng làm các dụng cụ quang học, các sản phẩm thủy tinh mỹ nghệ hoặc đồ trang trí dùng trong ngành xây dựng.

2.2 Nhựa đường

Một chất liệu rắn vô định hình quen thuộc trong cuộc sống chính là nhựa đường. Đây là một hợp chất màu đen dạng lỏng hoặc bán rắn, có độ nhớt cao. Nhựa đường có thành phần chính là bitum và thường xuất hiện trong trầm tích tự nhiên hoặc dầu thô.

Nhựa đường được ứng dụng rất nhiều trong ngành xây dựng sản xuất bê tông để rải đường, lát nền… Ngoài ra, nó cũng được dùng trong nông nghiệp – thủy lợi (như bảo vệ và chống thấm đập nước) hoặc trong sản xuất ô tô, sơn, vecni…

2.3 Các loại nhựa

Các loại nhựa bao gồm nhựa PS, PC, nhựa ABS hay PVC là chất rắn vô định hình phổ biến trong đời sống. Điểm chung của chúng là không có chuỗi liên kết kết hợp liên tục và chỉ có trạng thái rắn.

Hiện nay, nhựa là vật liệu quá quen thuộc trong cuộc sống chúng ta. Nó được ứng dụng để sản xuất các vật dụng phục vụ cho ngành xây dựng, công nghiệp thực phẩm, may mặc,v.v. Các sản phẩm từ nhựa tiện dụng, giá thành rẻ nên được sử dụng nhiều.

2.4 Đường ăn

Ngoài các loại kể trên, có nhiều chất rắn vừa có thể là tinh thể, vừa là vô định hình. Điển hình là đường ăn – loại gia vị quen thuộc có mặt ở hầu hết mọi gia đình. 

Ở dạng nguyên thủy, đường ăn ở dạng tinh thể. Nhưng khi đun chảy và làm lạnh nhanh bằng cách đưa đường nóng chảy vào bề mặt của một vật lạnh. Cuối cùng, kết quả chúng ta thu được là một chất rắn thuộc nhóm vô định hình, mà không phải dạng tinh thể hạt như đường nguyên thủy ban đầu. 

Trên đây là những kiến thức quan trọng liên quan đến chất rắn vô định hình. Hi vọng rằng qua bài viết của Bao Bì Xanh, bạn đã biết và phân biệt được các chất nào là vô định hình. Từ đó có thể lựa chọn để ứng dụng phù hợp cho nhu cầu của mình. Nếu còn gì thắc mắc khác, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được giải đáp ngay nhé!
>>> Đọc thêm: Tìm hiểu ly thủy tinh lỏng - vật liệu quen thuộc trong đời sống