לדלג לתוכן

חומר רך – הבדלי גרסאות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
אין תקציר עריכה
מ עריכה, קישורים פנימיים, עיצוב
שורה 1: שורה 1:
'''חומר''' '''רך או חומר מעובה רך''' הוא תת-תחום של [[פיזיקה של חומר מעובה|חומר מעובה]] הכולל מגוון מערכות פיזיקליות שמתעוותות בקלות או שמבנן משתנה בקלות כאשר מופעל עליהן כוח חיצוני (כמו כוח מכני או כוח חשמלי). הם כוללים [[נוזל]]ים מורכבים, [[קולואיד]]ים (תרחיפים), [[תחליב|אמולסיות]] (תחליבים), [[פולימר]]ים, [[קצף]], [[ג'ל]], [[חומרים פעילי שטח]] (אמפיפיליים) חומרים גרגיריים, [[גביש נוזלי|גבישים נוזליים]] ומערכות ביולוגיות שונות. חומרים אלה חולקים תכונה משותפת חשובה והיא שהתנהגויות פיזיקליות דומיננטיות בחומר מתרחשות בסקאלת [[אנרגיה]] הדומה ל[[אנרגיה תרמית]] ב[[טמפרטורת החדר]]. בטמפרטורות אלה, היבטים [[קוונטום|קוונטיים]] בדרך כלל אינם חשובים. [[פייר ז'יל דה-ז'ן]], אשר כונה "האב המייסד של החומר הרך", קיבל את [[פרס נובל לפיזיקה]] בשנת 1991 על כך שגילה שניתן להכליל שיטות שפותחו לחקר [[מעבר פאזה|תופעות סדר]] במערכות פשוטות למקרים מורכבים יותר הקיימים בחומר רך, ובמיוחד בגבישים נוזליים ובפולימרים.
'''חומר''' '''רך''' או '''חומר מעובה רך''' הוא תת-תחום של [[פיזיקה של חומר מעובה|חומר מעובה]] הכולל מגוון מערכות פיזיקליות שמתעוותות בקלות או שמבנן משתנה בקלות כאשר מופעל עליהן כוח חיצוני (כמו כוח מכני או כוח חשמלי). הם כוללים [[נוזל]]ים מורכבים, [[קולואיד]]ים (תרחיפים), [[תחליב|אמולסיות]] (תחליבים), [[פולימר]]ים, [[קצף]], [[ג'ל]], [[חומרים פעילי שטח]] (אמפיפיליים), חומרים גרגיריים (גרנולריים), [[גביש נוזלי|גבישים נוזליים]] ומערכות ביולוגיות שונות. חומרים אלה חולקים תכונה משותפת חשובה והיא שהתנהגויות פיזיקליות דומיננטיות בחומר מתרחשות בסקאלת [[אנרגיה]] הדומה ל[[אנרגיה תרמית]] ב[[טמפרטורת החדר]]. בטמפרטורות אלה, היבטים [[קוונטום|קוונטיים]] בדרך כלל אינם חשובים. [[פייר ז'יל דה-ז'ן]], אשר כונה "האב המייסד של החומר הרך", קיבל את [[פרס נובל לפיזיקה]] בשנת 1991 על כך שגילה שניתן להכליל שיטות שפותחו לחקר [[מעבר פאזה|תופעות סדר]] במערכות פשוטות למקרים מורכבים יותר הקיימים בחומר רך, ובמיוחד בגבישים נוזליים ובפולימרים.


== פיזיקה ייחודית ==
== פיזיקה ייחודית ==
בחומר רך מתרחשות תופעות מעניינות שאינן ניתנות לחיזוי (או שקשה לחזות אותן) באופן ישיר מהמולקולות או מהאטומים המרכיבים את החומר. זאת מכיוון שחומרים המכונים חומר רך נוטים [[ארגון עצמי|להתארגנות עצמית]] במבנים פיזיקליים מזוסקופיים, כלומר הגודל של המבנים הוא בין מיקרוסקופי (קטן מננומטר) למקרוסקופי (מעל למיקרומטר).
בחומר רך מתרחשות תופעות מעניינות שאינן ניתנות לחיזוי (או שקשה לחזות אותן) באופן ישיר מהמולקולות או מהאטומים המרכיבים את החומר. זאת מכיוון שחומרים המכונים חומר רך נוטים ל[[הרכבה עצמית]] במבנים פיזיקליים מזוסקופיים, כלומר הגודל של המבנים הוא בין מיקרוסקופי (קטן מננומטר) למקרוסקופי (מעל למיקרומטר).


המאפיינים והאינטראקציות של מבנים מזוסקופיים בחומר רך עשויים לקבוע את ההתנהגות המקרוסקופית של החומר. לדוגמה, [[מערבולת|המערבולות]] המתרחשות באופן טבעי בתוך זורם, קטנות בהרבה מהכמות הכוללת של הנוזל ועם זאת גדולות בהרבה מהמולקולות הבודדות שלו, והופעת מערבולות אלו שולטת בהתנהגות הזרימה הכוללת של החומר. כמו כן, הבועות המרכיבות קצף הן מזוסקופיות מכיוון שכל אחת מהן מורכבת ממספר עצום של מולקולות, והקצף עצמו מורכב ממספר רב של בועות אלו. הקשיחות המכנית הכוללת של הקצף נובעת מהאינטראקציות בין הבועות.
המאפיינים והאינטראקציות של מבנים מזוסקופיים בחומר רך עשויים לקבוע את ההתנהגות המקרוסקופית של החומר. לדוגמה, [[מערבולת|המערבולות]] המתרחשות באופן טבעי בתוך זורם, קטנות בהרבה מהכמות הכוללת של הנוזל ועם זאת גדולות בהרבה מהמולקולות הבודדות שלו, והופעת מערבולות אלו שולטת בהתנהגות הזרימה הכוללת של החומר. כמו כן, הבועות המרכיבות קצף הן מזוסקופיות מכיוון שכל אחת מהן מורכבת ממספר עצום של מולקולות, והקצף עצמו מורכב ממספר רב של בועות אלו. הקשיחות המכנית הכוללת של הקצף נובעת מהאינטראקציות בין הבועות.
שורה 29: שורה 29:


== לקריאה נוספת ==
== לקריאה נוספת ==
* I. Hamley, ''Introduction to Soft Matter '' (2nd edition), J. Wiley, Chichester (2000).
{{Ltr|* I. Hamley, Introduction to Soft Matter (2nd edition), J. Wiley, Chichester (2000)
* R. A. L. Jones, ''Soft Condensed Matter'', Oxford University Press, Oxford (2002).
* R. A. L. Jones, Soft Condensed Matter, Oxford University Press, Oxford (2002).
* T. A. Witten (with P. A. Pincus), ''Structured Fluids: Polymers, Colloids, Surfactants'', Oxford (2004).
* T. A. Witten (with P. A. Pincus), Structured Fluids: Polymers, Colloids, Surfactants, Oxford (2004).
* [[:en:Maurice_Kleman|M. Kleman]] and O. D. Lavrentovich, ''Soft Matter Physics: An Introduction'', Springer (2003).
*M. Kleman and O. D. Lavrentovich, Soft Matter Physics: An Introduction, Springer (2003).
* M. Mitov, ''Sensitive Matter: Foams, Gels, Liquid Crystals and Other Miracles'', Harvard University Press (2012).
*M. Mitov, Sensitive Matter: Foams, Gels, Liquid Crystals and Other Miracles, Harvard University Press (2012).
* J. N. Israelachvili, ''Intermolecular and Surface Forces'', Academic Press (2010).
* J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces, Academic Press (2010).
* A. V. Zvelindovsky (editor), ''Nanostructured Soft Matter - Experiment, Theory, Simulation and Perspectives'', Springer/Dordrecht (2007), {{ISBN|978-1-4020-6329-9}}.
*A. V. Zvelindovsky (editor), Nanostructured Soft Matter - Experiment, Theory, Simulation and Perspectives, Springer/Dordrecht (2007), ISBN 978-1-4020-6329-9.
* M. Daoud, C.E. Williams (editors), ''Soft Matter Physics'', Springer Verlag, Berlin (1999).
*M. Daoud, C.E. Williams (editors), Soft Matter Physics, Springer Verlag, Berlin (1999).
* G. H. Ristow, ''Pattern Formation in Granular Materials'', Springer Tracts in Modern Physics, v. 161. Springer, Berlin (2000). {{ISBN|3-540-66701-6}}[[:en:ISBN_(identifier)|ISBN]] [[:en:Special:BookSources/3-540-66701-6|3-540-66701-6]].
*G. H. Ristow, Pattern Formation in Granular Materials, Springer Tracts in Modern Physics, v. 161. Springer, Berlin (2000). ISBN 3-540-66701-6ISBN 3-540-66701-6.
* Pierre-Gilles de Gennes, ''Soft Matter'', Nobel Lecture, December 9, 1991
*Pierre-Gilles de Gennes, Soft Matter, Nobel Lecture, December 9, 1991
* S. A. Safran,''Statistical Thermodynamics of Surfaces, Interfaces and Membranes'', Westview Press (2003)
* S. A. Safran, Statistical Thermodynamics of Surfaces, Interfaces and Membranes, Westview Press (2003)
* R.G. Larson, ''The Structure and Rheology of Complex Fluids'', Oxford University Press (1999)
*R.G. Larson, The Structure and Rheology of Complex Fluids, Oxford University Press (1999)
* O. Gang, [[doi:10.1142/11763|''Soft Matter and Biomaterials on the Nanoscale: The WSPC Reference on Functional Nanomaterials'' ''— Part I'' (In 4 Volumes)]], World Scientific Publisher (2020)
*O. Gang, Soft Matter and Biomaterials on the Nanoscale: The WSPC Reference on Functional Nanomaterials — Part I (In 4 Volumes), World Scientific Publisher (2020)}}


== קישורים חיצוניים ==
== קישורים חיצוניים ==

גרסה מ־23:04, 2 באוגוסט 2022

חומר רך או חומר מעובה רך הוא תת-תחום של חומר מעובה הכולל מגוון מערכות פיזיקליות שמתעוותות בקלות או שמבנן משתנה בקלות כאשר מופעל עליהן כוח חיצוני (כמו כוח מכני או כוח חשמלי). הם כוללים נוזלים מורכבים, קולואידים (תרחיפים), אמולסיות (תחליבים), פולימרים, קצף, ג'ל, חומרים פעילי שטח (אמפיפיליים), חומרים גרגיריים (גרנולריים), גבישים נוזליים ומערכות ביולוגיות שונות. חומרים אלה חולקים תכונה משותפת חשובה והיא שהתנהגויות פיזיקליות דומיננטיות בחומר מתרחשות בסקאלת אנרגיה הדומה לאנרגיה תרמית בטמפרטורת החדר. בטמפרטורות אלה, היבטים קוונטיים בדרך כלל אינם חשובים. פייר ז'יל דה-ז'ן, אשר כונה "האב המייסד של החומר הרך", קיבל את פרס נובל לפיזיקה בשנת 1991 על כך שגילה שניתן להכליל שיטות שפותחו לחקר תופעות סדר במערכות פשוטות למקרים מורכבים יותר הקיימים בחומר רך, ובמיוחד בגבישים נוזליים ובפולימרים.

פיזיקה ייחודית

בחומר רך מתרחשות תופעות מעניינות שאינן ניתנות לחיזוי (או שקשה לחזות אותן) באופן ישיר מהמולקולות או מהאטומים המרכיבים את החומר. זאת מכיוון שחומרים המכונים חומר רך נוטים להרכבה עצמית במבנים פיזיקליים מזוסקופיים, כלומר הגודל של המבנים הוא בין מיקרוסקופי (קטן מננומטר) למקרוסקופי (מעל למיקרומטר).

המאפיינים והאינטראקציות של מבנים מזוסקופיים בחומר רך עשויים לקבוע את ההתנהגות המקרוסקופית של החומר. לדוגמה, המערבולות המתרחשות באופן טבעי בתוך זורם, קטנות בהרבה מהכמות הכוללת של הנוזל ועם זאת גדולות בהרבה מהמולקולות הבודדות שלו, והופעת מערבולות אלו שולטת בהתנהגות הזרימה הכוללת של החומר. כמו כן, הבועות המרכיבות קצף הן מזוסקופיות מכיוון שכל אחת מהן מורכבת ממספר עצום של מולקולות, והקצף עצמו מורכב ממספר רב של בועות אלו. הקשיחות המכנית הכוללת של הקצף נובעת מהאינטראקציות בין הבועות.

מאפיין נפוץ נוסף של חומר רך הוא חשיבותן של תנודות תרמיות. סקאלת האנרגיה של האינטראקציות האופייניות במבני חומר רך דומה לסקאלת האנרגיה התרמית. לכן, המבנים מושפעים כל הזמן מתנודות תרמיות, ועוברים תנועה בראונית.

לבסוף, תכונה ייחודית נוספת של מערכות החומר הרך היא ההתארגנות העצמית. ההתנהגות המורכבת האופיינית והמבנים ההיררכיים בחומר מתעוררים באופן ספונטני כאשר המערכת מתקדמת לעבר שיווי משקל.

יישומים

חומרים רכים חשובים במגוון רחב של יישומים טכנולוגיים. הם עשויים להופיע כחומרי מבנה ואריזה, קצף ודבקים, חומרי ניקוי וקוסמטיקה, צבעים, תוספי מזון, חומרי סיכה ותוספי דלק, גומי בצמיגים ועוד. בנוסף, מספר חומרים ביולוגיים כגון דם ושרירים ניתנים לסיווג כחומר רך. גבישים נוזליים, קטגוריה נוספת של חומר רך, מגיבים לשדות חשמליים באופן שהופך אותם לחומרים חשובים מאוד במכשירי תצוגה (LCD).

ראו גם

סוגים של חומר רך

תחומים מדעיים קרובים

לקריאה נוספת

  • I. Hamley, Introduction to Soft Matter (2nd edition), J. Wiley, Chichester (2000)
  • R. A. L. Jones, Soft Condensed Matter, Oxford University Press, Oxford (2002).
  • T. A. Witten (with P. A. Pincus), Structured Fluids: Polymers, Colloids, Surfactants, Oxford (2004).
  • M. Kleman and O. D. Lavrentovich, Soft Matter Physics: An Introduction, Springer (2003).
  • M. Mitov, Sensitive Matter: Foams, Gels, Liquid Crystals and Other Miracles, Harvard University Press (2012).
  • J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces, Academic Press (2010).
  • A. V. Zvelindovsky (editor), Nanostructured Soft Matter - Experiment, Theory, Simulation and Perspectives, Springer/Dordrecht (2007), ISBN 978-1-4020-6329-9.
  • M. Daoud, C.E. Williams (editors), Soft Matter Physics, Springer Verlag, Berlin (1999).
  • G. H. Ristow, Pattern Formation in Granular Materials, Springer Tracts in Modern Physics, v. 161. Springer, Berlin (2000). ISBN 3-540-66701-6ISBN 3-540-66701-6.
  • Pierre-Gilles de Gennes, Soft Matter, Nobel Lecture, December 9, 1991
  • S. A. Safran, Statistical Thermodynamics of Surfaces, Interfaces and Membranes, Westview Press (2003)
  • R.G. Larson, The Structure and Rheology of Complex Fluids, Oxford University Press (1999)
  • O. Gang, Soft Matter and Biomaterials on the Nanoscale: The WSPC Reference on Functional Nanomaterials — Part I (In 4 Volumes), World Scientific Publisher (2020)

קישורים חיצוניים

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא חומר רך בוויקישיתוף
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/w/index.php?title=חומר_רך&oldid=34414433"