Обладают ли монокристаллический и поликристаллический CaF2 одинаковой способностью к расщеплению? 

Свойства расщепления монокристаллического и поликристаллического фторида кальция значительно различаются. Монокристаллический фторид кальция демонстрирует гораздо лучшие свойства расщепления по сравнению с поликристаллическим фторидом кальция (керамической формой), причем основное различие заключается в непрерывности и контролируемости пути расщепления.

1. Монокристалл фторида кальция: Идеальная, непрерывная расщепленность
Структурная основа: Весь материал образует единую, непрерывную кристаллическую решетку без внутренних границ.
Процесс расщепления: Когда на монокристалл действуют внешние силы (например, напряжение, удар), после образования микротрещины в слабом месте (например, дефекте) она беспрепятственно распространяется вдоль идеальной кристаллической плоскости {111}, проходя через весь образец с минимальными затратами энергии.
Результат: Монокристалл аккуратно и плавно раскалывается вдоль плоскостей расщепления, образуя зеркально ровные поверхности. Эта способность к расщеплению оказывается чрезвычайно выраженной и критически важной.

2. Поликристаллический фторид кальция (керамика CaF₂): «Заблокированное» и «пассивированное» расщепление
Структурная основа: Состоит из многочисленных хаотично ориентированных микрозерен и их межзеренных границ.
Процесс расщепления: Внутри отдельных зерен легко происходит расщепление. Трещины могут легко распространяться вдоль собственных плоскостей {111} зерна. Однако, когда трещина достигает границы зерна, ситуация принципиально меняется.
Сдвиг ориентации: Кристаллические ориентации соседних зерен случайны, и их «склонные к расщеплению» плоскости не совпадают с текущим направлением распространения трещины. Трещина не может просто «повернуться» и продолжить распространение вдоль плоскости {111} другого зерна.
Сопротивление границ зерен: Границы зерен — это области неупорядоченного расположения атомов и более высокой энергии, эффективно препятствующие, отклоняющие или даже притупляющие вершину трещины.

Разветвление трещин: Для дальнейшего распространения трещине может потребоваться дополнительная энергия, чтобы «прорваться» через границу зерен или изменить свой путь. Это часто приводит к разветвлению трещин, их отклонению и образованию неровных поверхностей излома.
В результате: Макроскопический излом в поликристаллической керамике больше не демонстрирует «скола» вдоль гладкой плоскости. Вместо этого он следует смешанному типу межзеренного и внутризеренного излома, образуя шероховатую, неровную поверхность излома. Хотя макроскопически он выглядит как хрупкий излом, он больше не является «склонным к сколу».

3. Практическое применение
Монокристаллический фторид кальция (используемый в оптических компонентах): с ним необходимо обращаться с особой осторожностью, поскольку даже незначительные удары по краям или концентрация напряжений могут вызвать растрескивание по всей линзе или окну, делая компонент полностью непригодным для использования.
Поликристаллическая керамика из фторида кальция: хотя она также хрупкая, ее восприимчивость к «растрескиванию по сколам» значительно снижена. Ее разрушение обычно включает в себя общее фрагментирование, а не чистое растрескивание вдоль плоскости. Это делает ее потенциально более практичной для определенных применений, где оптическая однородность менее критична, но требуется целостность формы и надежность (например, для определенных окон или подложек), несмотря на значительно более низкое светопропускание по сравнению с монокристаллами из-за рассеяния на границах зерен.

Заключение:
Хотя кристаллографические свойства фторида кальция (структура флюорита с плоскостями скола {111}) присутствуют в каждом зерне как монокристаллов, так и поликристаллов, границы зерен в поликристаллических материалах принципиально изменяют его макроскопическую восприимчивость к сколу. Поэтому с точки зрения инженерных характеристик и свойств материала мы утверждаем, что монокристаллический фторид кальция склонен к сколу, тогда как поликристаллическая керамика на основе фторида кальция — нет.