Fænomener med højt tryk, ændringer i fysiske, kemiske og strukturelle egenskaber, som stof gennemgår, når de udsættes for højt tryk. Tryk fungerer således som et alsidigt værktøj i materialeforskning, og det er især vigtigt i undersøgelsen af klipperne og mineraler, der danner det dybe indre af Jorden og andre planeter.
Tryk, defineret som en kraft, der påføres et område, er en termokemisk variabel, der inducerer fysiske og kemiske ændringer, der kan sammenlignes med de mere kendte effekter af temperaturen. Flydende vand omdannes for eksempel til fast is, når det afkøles til temperaturer under 0 ° C (32 ° F), men is kan også produceres ved stuetemperatur ved at komprimere vand til tryk ca. 10.000 gange over atmosfæretrykket. På samme måde konverteres vand til dets gasform ved høj temperatur eller ved lavt tryk.
På trods af den overfladiske lighed mellem temperatur og tryk er disse to variabler grundlæggende forskellige på måderne, de påvirker materialets indre energi. Temperaturvariationer afspejler ændringer i den kinetiske energi og dermed i den termodynamiske opførsel af vibrerende atomer. Forøget tryk ændrer på den anden side energien fra atombindinger ved at tvinge atomer tættere sammen i et mindre volumen. Tryk tjener således som en kraftig sonde af atominteraktioner og kemisk binding. Endvidere er tryk et vigtigt værktøj til at syntetisere tætte strukturer, herunder superhårdte materialer, hidtil ukendte størknede gasser og væsker og minerallignende faser, der formodes at forekomme dybt inde i Jorden og andre planeter.
Talrige enheder til måling af tryk er indført og til tider forveksles i litteraturen. Atmosfæren (atm; ca. 1.034 kilogram pr. Kvadratcentimeter [14,7 pund pr. Kvadrat inch], svarende til vægten på ca. 760 millimeter [30 tommer] kviksølv) og stangen (svarende til et kilogram pr. Kvadratcentimeter) er ofte citeret. Tilfældigtvis er disse enheder næsten identiske (1 bar = 0,987 atm). Pascal, defineret som en Newton pr. Kvadratmeter (1 Pa = 0,00001 bar), er den officielle SI (Système International d'Unités) tryk-enhed. Ikke desto mindre har pascal ikke opnået universel accept blandt forskere med højt tryk, måske på grund af den akavede nødvendighed af at bruge gigapascal (1 GPa = 10.000 bar) og terapascal (1 TPa = 10.000.000 bar) til at beskrive resultater med højt tryk.
I hverdagens oplevelse er der større tryk end omgivende tryk i fx trykskabe (ca. 1,5 atm), pneumatiske automobil- og lastbildæk (normalt 2 til 3 atm) og dampanlæg (op til 20 atm). I forbindelse med materialeforskning refererer "højt tryk" imidlertid normalt til tryk i området fra tusinder til millioner af atmosfærer.
Undersøgelser af stof under højt tryk er især vigtige i planetarisk sammenhæng. Objekter i den dybeste grøft i Stillehavet udsættes for ca. 0,1 GPa (ca. 1.000 atm), svarende til trykket under en tre kilometer lang kolonne af sten. Trykket i midten af Jorden overstiger 300 GPa, og trykket inde i de største planeter - Saturn og Jupiter - skønnes at være henholdsvis ca. 2 og 10 TPa. I den øverste ekstreme kan trykket inden i stjerner overstige 1.000.000.000 TPa.
Producerer højt tryk
Forskere studerer materialer ved højt tryk ved at indsætte prøver i specielt designet maskiner, der udøver en kraft på prøveområdet. Før 1900 blev disse undersøgelser udført i temmelig rå jern- eller stålcylindre, normalt med relativt ineffektive skrueforseglinger. Det maksimale laboratorietryk var begrænset til ca. 0,3 GPa, og eksplosioner af cylindrene var en almindelig og til tider skadelig forekomst. Dramatiske forbedringer i højtryksapparater og målingsteknikker blev introduceret af den amerikanske fysiker Percy Williams Bridgman fra Harvard University i Cambridge, Mass. I 1905 opdagede Bridgman en metode til at pakke prøver under tryk, herunder gasser og væsker, på en sådan måde, at forseglingen pakning oplevede altid et højere tryk end prøven, der blev undersøgt, hvorved prøven blev begrænset og reduceret risikoen for eksperimentel svigt. Bridgman opnåede ikke kun rutinemæssigt tryk over 30.000 atm, men han var også i stand til at studere væsker og andre vanskelige prøver.
