Defeitos em Estruturas Cristalinas

Uma estrutura cristalina perfeita é chamada de monocristal, esse tipo de estrutura possui a mesma orientação cristalográfica por toda a sua extensão, porém o processo para a fabricação de monocristais é complexo e caro, por isso a grande maioria dos materiais usados no nosso dia a dia são policristais, esse tipo de material está sujeito à vários tipos de imperfeições, e defeitos que veremos aqui.

Defeitos em estruturas cristalinas

As estruturas cristalinas possuem uma série de defeitos que são classificados de acordo com sua dimensão.

Defeitos Pontuais

Sâo defeitos que ocupam o espaço de um único átomo, eles podem ser:

• Vacâncias ou Lacunas

Quando na rede cristalina, uma posição que devia ser ocupada por um átomo, não possui nada.

• Autointersticiais

No espaço que na rede cristalina não deveria haver nada, existe um átomo que não pertence à aquela posição.

• Impurezas Intersticiais e Substitucionais

Quando na rede cristalina de um determinado material existe um atomo alheio à rede, de outro material, por exemplo: na rede cristalina do ferro fundido existem átomos de carbono dentro da rede, eles caracterizam impurezas intersticiais, mas quando o átomo alheio ocupa o espaço de um atomo da rede, por exemplo na estrutura cristalina do silicio, um dos átomos de silício é substituído por um átomo de boro  em uma das arestas da cela unitária, esse é denominado impureza substitucional. Impurezas substitucionais se mostrarão muito importantes depois para o estudo de semicondutores.

Defeitos lineares

• Discordâncias

Esses defeitos ocorrem quando há um limite entre a seção perfeita do material e a seção deformada. Essas imperfeições são as responsáveis pelo comportamento do material, quando ele sofre cisalhamento, e também responsáveis pela maleabilidade dos materiais.

Defeitos planares

Esses defeitos são comuns nas regiões entre dois grãos de um material policristalinos, eles são as interfaces ou fronteiras de grãos, em que em um lado do plano defeituoso se tem uma orientação cristalográfica, e do outro lado do plano há uma outra orientação.

Defeitos Volumétricos

• Vazios ou poros

Esse tipo de defeito é semelhante às lacunas, mas diferentemente delas que ocupam o espaço de um ùnico átomo os poros são grandes extenções de material ausente, como se houvesse uma bolha na estrutura cristalina.

• Precipitados ou inclusões

Quando há uma grande extensão de um material de fase diferente dentro da estrutura cristalina, esse material pode até mesmo ser composto por alguns átomos da rede cristalina que tenham sofrido oxiredução, como é o caso da ferrugem tendo o ferro como exemplo.

Fonte de matéria:

Aulas de N4CME no Instituto Federal de São Paulo, campûs São Paulo, com a professora Sara Dereste no período de 07/19 até 12/19