Amorphes Material

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Als amorphes Material (altgriechisch μορφή morphé „Gestalt, Form“ mit vorgesetztem Alpha privativum a-, Sinn also etwa „ohne Gestalt“) bezeichnet man in Physik und Chemie einen Stoff, bei dem die Bausteine (Elemente oder Moleküle) keine sich periodisch wiederholenden Strukturen (Fernordnung) aufweisen. Dadurch unterscheiden sich amorphe Materialien von Materialien mit einer Kristallstruktur. Insbesondere sind Stoffe im Glaszustand amorphe Materialien, aber auch Materialien, die aus Bausteinen mit vielen uneinheitlichen Eigenschaften bestehen.

Aufgrund der fehlenden Fernordnung sind amorphe Materialien ebenso wie Flüssigkeiten makroskopisch isotrop, besitzen also keine bevorzugten Raumrichtungen.

Amorphe Festkörper sind thermodynamisch metastabil. Je nach Stoff kann es beim Erhitzen oder Abkühlen zur spontanen Kristallisation und damit zur Umwandlung in einen stabileren Zustand kommen.^[1] Das trifft insbesondere auf unterkühlte Flüssigkeiten zu, die unter bestimmten Bedingungen spontan auskristallisieren können.

Amorphe Stoffe befinden sich aus Sicht der physikalischen Chemie im flüssigen Aggregatzustand. Amorph sind oft Stoffe, die aus großen Makromolekülen bestehen. Werden diese kristallinen Stoffe durch Schmelzen in den flüssigen Aggregatzustand überführt, so weist diese Schmelze auch bei einer hohen Umwandlungstemperatur immer noch eine hohe Viskosität auf. Wird nun das System mithilfe einer schnellen Abkühlung unterkühlt, so wird der Stoff so unbeweglich (zähflüssig) und die Moleküle können sich nicht mehr oder nur noch sehr langsam als Kristall anordnen.

Der wechselseitige Übergang zwischen dem in praktischer Sicht als „fest und glasartig“ (sehr hohe Viskosität und niedrige Duktilität) und dem konventionell als „flüssig“ (geringere Viskosität und höhere Duktilität) angesehenen Zustand bei Temperaturänderung erfolgt kontinuierlich. Auch andere physikalische Eigenschaften ändern sich bei solchen Vorgängen, wie bspw. beim Glasübergang, nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich;^[2] meist allerdings nicht linear. Dabei kann aus thermodynamischer Sicht nicht von Schmelzen bzw. Erstarren gesprochen werden, es findet weder ein Phasenübergang statt, noch kann eine Schmelztemperatur ermittelt werden.

Einige amorphe Metalle werden auch als metallische Gläser bezeichnet. Diese können eine außergewöhnliche Festigkeit aufweisen und zugleich hochelastisch sein.

1. ↑ Amorphe Festkörper. In: Lexikon der Physik. Spektrum, 1998 (spektrum.de). 
2. ↑ Glaszustand. In: Spektrum. Abgerufen am 14. April 2024.