第2章 晶态和非晶态材料的特性
晶态和非晶态的概念
晶态和非晶态的概念晶态和非晶态是固体物质的两种基本状态，它们的区别在于它们的原子或分子排列方式不同。
晶态的物质具有高度有序的排列结构，而非晶态的物质则没有这种高度有序的排列结构，它们的原子或分子是随机排列的。
在实际应用中，晶态和非晶态的物质具有截然不同的性质和应用范围。
晶态的物质结构晶态的物质结构是高度有序的，它们的原子或分子排列方式是非常规则的。
晶体的结构通常由周期性的基本单元组成，这个基本单元被称为晶胞。
晶体的物理性质与晶胞内的原子或分子排列方式、晶胞的大小和形状、以及晶体整体的对称性等因素有关。
晶体的结构可以用X射线衍射等方法来确定。
在X射线衍射中，X射线通过晶体时会发生衍射，衍射的图案可以反映出晶体的结构。
晶体的结构可以用布拉维格子来描述，布拉维格子是一种虚拟的晶胞，它可以用来描述晶体的周期性结构。
晶体的结构可以用空间群来描述，空间群是一个对称性操作的集合，它描述了晶体的对称性。
晶态的物质性质晶态的物质具有一些特殊的物理性质，这些性质与晶体的结构有关。
晶体的结构决定了它们的热力学性质、光学性质、电学性质等。
晶体的结构也决定了它们的机械性质，如硬度、弹性、塑性等。
晶体的结构还决定了它们的化学性质，如反应性、溶解度等。
晶态的物质应用晶态的物质在现代科技中有广泛的应用。
晶体管、LED等电子器件中的半导体材料就是晶态的物质。
晶态的物质还被用于制造光学器件、激光器等。
晶态的物质还被用于制造陶瓷、金属合金等工程材料。
非晶态的物质结构非晶态的物质结构是无序的，它们的原子或分子是随机排列的。
非晶态的物质可以看作是一种无序的、不规则的、没有周期性结构的固体。
非晶态的物质结构通常由玻璃态、胶态、凝胶态等状态组成。
非晶态的物质性质非晶态的物质具有一些独特的物理性质，这些性质与它们的无序结构有关。
非晶态的物质通常没有明显的熔点，而是通过玻璃转变或热分解来失去结构稳定性。
非晶态的物质通常具有较高的硬度和弹性模量，但它们的塑性和延展性较差。
晶态及非晶态材料的热力学性质研究
晶态及非晶态材料的热力学性质研究材料科学是一门研究材料的性质及其应用的学科，其中的热力学性质是不可忽视的重要方面。
在材料界，晶态与非晶态材料的热力学性质也是备受研究的课题。
本文将深入探讨晶态及非晶态材料的热力学性质，分析它们的特点和趋势。
晶态材料的热力学性质晶态材料是指分子内部存在有序排列结构的材料。
晶态材料的热力学性质是指材料在温度、压力和其他条件下对热能转换和物质转移的规律性。
其中最重要的性质是热容量和热传导性。
热容量是指物质在吸收或释放热量时，所需要的热量的大小。
晶态材料的热容量通常是通过恒压比热和恒容比热计算得出的。
恒压比热是在恒压条件下物质吸收或释放热量时，所需要的热量与热漏的温差的比率。
恒容比热则是在恒容条件下计算热容量，它是指在物质的体积不变的情况下，所需吸收或释放热量的大小与温差之比。
晶态材料的热容量通常与其晶体结构、原子间作用力和组成有关。
热传导性是指物质在热传导中所表现出的性质。
晶态材料的热传导性通常是指沿晶体方向传导热量的能力。
热传导性是通过热导率来度量的，它表示单位时间内通过单位面积的热量传导的量。
晶态材料的热导率通常与温度、晶体结构、物质的组成和物质间作用力等因素有关。
非晶态材料的热力学性质非晶态材料是指分子在冷却过程中没有固定有序的排列结构形成的材料。
与晶态材料相比，非晶态材料具有更高的熵和更低的自由能。
因此，非晶态材料的热力学性质也表现出与晶态材料不同的特点。
非晶态材料的热容量通常比晶态材料更高，这是因为非晶态材料的分子间距离更接近，导致分子振动时受到的阻力更大。
同时，非晶态材料的热导率通常比晶态材料低。
这是因为非晶态材料的分子排列没有规律，导致热能传输受到了影响。
此外，非晶态材料的热膨胀系数也一般比晶态材料大。
非晶态材料虽然有着独特的热力学性质，但随着人们对非晶态材料的研究不断深入，许多新的结果也不断涌现。
例如，一项研究表明，随着非晶态材料中晶态区域的增加，其热容量和热导率也会随之增加。
非晶态材料的电子结构与性质
非晶态材料的电子结构与性质非晶态材料是一种特殊的材料，其结构不具有长程有序性，而是呈现无规则的结构排列。
与晶态材料相比，非晶态材料具有许多独特的电子结构和性质。
本文将探讨非晶态材料的电子结构与性质，并介绍其在实际应用中的潜力。
首先，非晶态材料的电子结构与晶态材料有着很大的差异。
晶态材料的原子排列具有周期性，因此其电子能带结构也呈现出禁带和能带分裂等特点。
与之不同，非晶态材料中的原子无规则排列，并且在小尺寸区域内存在着较大的原子间距离变化。
这种无规则性导致了非晶态材料在能带结构上的复杂性和多样性。
其次，非晶态材料的电子结构对其性能具有重要影响。
由于非晶态材料的电子能带结构复杂多样，因此其导电性、光学性质和磁性等特性也相对复杂。
举个例子，非晶态硅在光学方面的性质与晶态硅有着显著差异。
晶态硅是一种典型的半导体材料，其禁带宽度较大，只能吸收较高能量的光线。
而非晶态硅由于其复杂的电子能带结构，能够吸收更宽波长范围的光线，因此在光电转换和太阳能电池等领域有着广泛的应用潜力。
此外，非晶态材料的电子结构也对其力学性能产生了显著影响。
非晶态金属玻璃是一种具有非晶态结构的金属材料。
由于其原子具有无序排列，非晶态金属玻璃具有超高的硬度和强度。
研究发现，非晶态金属玻璃的导电性依赖于电子态密度和电子局域化程度。
这种密切的关联性使得非晶态材料在设计高强度和高导电性的材料时具有潜在优势。
值得一提的是，非晶态材料的电子结构与性质也与制备方法和组成元素有关。
通过不同的制备方法和合金化调控，可以改变非晶态材料的电子能带结构，从而调控其性能。
例如，通过控制金属原子尺寸和含量，可以调节非晶态合金材料的磁性和导电性。
这种灵活性使得非晶态材料在设计可调控性能的材料时具有巨大潜力。
综上所述，非晶态材料的电子结构与性质是传统晶态材料所不具备的独特特点。
其复杂多样的电子能带结构决定了非晶态材料在导电性、光学性质和力学性能等方面的特殊性。
通过调控非晶态材料的电子结构，人们可以设计出具有特殊功能和优异性能的材料，这将为材料科学和工程领域的发展带来巨大的潜力。
[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1
![[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1](https://img.taocdn.com/s3/m/0465fff1b14e852458fb57d8.png)
碱土金属、铜、银、铊、及稀土元素等可以插入到 WO3结构中，形成MδWO3
2.3 液晶材料
液晶
介于晶体和液体之间的物质状态
晶体
各向异性液体液晶
液体-各向同性
像晶体，具有长程有序，某些性能呈现各向异性 像液体，具有流动性，不能承受应切力
思考
液晶是不是晶体？
液晶与塑晶
物质状态
物质一般存在三态，固态、液态和气态 但有些物质比较复杂，介于固液两者之间
2. 扭曲向列（TN）液晶显示器 用于数字显示及低电路驱动的简单字符——信息容量小
3. 超扭曲向列（STN）液晶显示器 掌上微机——扫描线大，视角较好，对比度好
4. 薄膜晶体管（TFT）液晶显示器 笔记本电脑、投影屏幕——相应时间、对比度、亮度、 可视角度大幅提高好
1995年以前，TFT-LCD仅用于高档摄像机、掌上游戏机等 ，价格昂贵，分辨率仅为320×200 1995年，尺寸达到300mm×400mm，分辨率800×600
有兴趣的同学自学
2.3 非整比化合物晶体
定义
组成中各类原子的相对数目不能用几个小 的整数比表示的化合物
分类
1.某种原子过多或短缺
Zn1+δO—n型半导体:1000K时将ZnO在Zn蒸汽中加热 TiO1+δ—导电氧化物:不同氧蒸气压中加热TiO， TiO0.82-TiO1.18
用途
半导体、颜料、磁性材料、氧化还原催化剂、 蓄电池电极材料等
原因
晶体由晶胞周期排列而成，微观上 性能不均匀，但宏观上不能表现此 不连续性
各向异性
表现
某些性质随观察方向的不同而不同： 如力学性能，光学性能、热传导等 不同方向上，原子的排列、取向各 有不同
第二章晶态与非晶态材料的特性
第二章晶态与非晶态材料的特性引言：材料是构成各种物质的基本组成单位，不同种类的材料在原子结构和物理特性上存在显著的差异。
本章将介绍晶态和非晶态材料的特性，包括结构、力学特性、热学特性、电学特性以及光学特性等方面。
一、晶态材料的特性：1.结构特性：晶态材料具有有序的原子排列，呈现出规则的晶格结构。
晶格结构可以通过X射线衍射和电子衍射等实验方法进行表征，其结果常用晶胞参数和晶面指数表示。
2.力学特性：晶态材料在外力作用下存在明确的弹性行为，其力学性能可以通过弹性模量、屈服强度和断裂韧性等指标来评估。
不同晶向的材料在力学特性上表现出明显的各向异性。
3.热学特性：晶态材料的热导率和热膨胀系数常随着温度的变化而变化。
晶态材料的热导率和热膨胀系数通常沿不同的晶向显示出很大的差异。
4.电学特性：晶态材料具有离散的能带结构，其导电性质主要与能带结构和载流子特性有关。
电学特性可以通过电导率、介电常数和磁导率等参数来表征。
5.光学特性：晶态材料对光的传播和相互作用表现出明显的各向异性。
晶态材料的光学特性主要包括折射率、吸收系数和散射等。
二、非晶态材料的特性：非晶态材料的原子排列呈现出无序的状态，缺乏长程的周期性结构。
由于缺乏晶格结构，非晶态材料具有一些与晶态材料不同的特性。
1.结构特性：非晶态材料的原子排列没有明确的规则，其结构可以通过X射线衍射和中子衍射等方法进行分析。
非晶态材料的结构通常表现为短程有序和中程有序的特点。
2.力学特性：非晶态材料的力学性能表现出明显的非线性行为。
非晶态材料的硬度和断裂韧性较低，但延展性和形变能力较好。
3.热学特性：非晶态材料的热导率通常较低，但热膨胀系数较高。
非晶态材料的热导率和热膨胀系数随温度变化较小。
4.电学特性：非晶态材料通常表现出低电导率和较高的电阻率。
其导电性主要受原子之间的无规则排列和有序排列之间的相互作用影响。
5.光学特性：非晶态材料的光学特性与晶态材料有较大的区别。
chap-2-1
C2v
C2h D2 D2d D2h Cs
C3v
C3h D3 D3d D3h C3i
C4v
C4h D4 D4h I4
C6v
D6 D6h
Th
Oh O
C6h T
四、晶体学点群的子群和母群：
六、晶体学点群和晶体的物理性质： Neumann定理 晶体学点群是它的任意一种物理性质的对称群的子群 即任意一种性质的对称群必须包括该晶体点群的对称性
非纯旋转 非中心对称
纯旋转 非中心对称
三、32点群可分为
旋转群 双面群 反轴群 Cyclic group Dihedral group Spiegelachse
Cn C1 C2 C3 C4 C6 Td
四面体群 Tetrahedral group 八面体群 Octahedral group
Cnv
Cnh Dn Dnd Dnh In Ci
(1) 氧化物“青铜”：MWO3 ；MV2O5 钨青铜和类似体钨青铜, M=碱金属,碱土金属,铜,银,铊,铅,钍,铀, 稀土,氢,铵等
(2) 夹杂化合物： K1.5+MoO3· LiTiS2
2.4 液晶材料 课本77-81页，自学
(2) 层间嵌入某些离子,原子,或分子: LiTiS2 (0<<1)——良好的导电性, 锂电池的电解质 TiS2 层形分子S原子间van de Walls力, Li蒸气或正丁基锂非 极性溶液 《应用化学》2003年第1期 目前商品锂离子电池正极材料LiCoO2，但Co价格昂贵 以层状结构的LiNiO2或尖晶石结构的LiMnO4代替，可以很大 程度的降低成本。但是 充电过程中存在着严重的容量衰减现象 合成条件苛刻，热稳定性差，不安全
同一晶种的晶体相应的晶面交角保持恒等不变
第二章晶态和非晶态结构
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小分子间相互作用能 < 共价键键能
高分子间相互作用能 》共价键键能
高聚物无气态 物质只有在破坏掉其分子间力时才会变为气态， 高聚物气化所需的能量 》破坏化学键所需的能量
不可能用蒸馏的方法来纯化聚合物
五、分子间作用力的表征
以上各种分子间作用力共同起作用才使相同或不同分子 聚集成聚合物；而聚合物的一些特性，如沸点、熔点、气化 点、熔融热、溶解度、粘度和强度都受到分子间作用力的影 响； 因为分子间作用力与分子量有关，而高分子的分子量一 般都很大，致使分子间的作用力的加和超过化学键的键能， 所以一般聚合物不存在气态。所以我们不能用单一作用能来 表示高分子链间的相互作用能，而用宏观量： 内聚能 内聚能密度
第二章 高分子的凝聚态结构
基本要求
掌握内聚能密度的概念，内聚能密度大小与分 子间作用力之间的关系；结晶度的概念、测定 方法和计算方法；取向和解取向的概念、机理 以及取向对高聚物性能的影响。理解晶体结构 的基本概念，聚合物（聚乙烯、聚丙烯）的晶 体结构，聚合物的结晶形态、晶态高聚物的结 构模型；理解非晶态和液晶态高聚物的结构。 掌握高分子合金相容性、形态和性能之间的关 系。
第二章晶态和非晶态材料的特性
纤维增强复合材料
以晶态或非晶态聚合物为基体，通过添加纤维增强体，可制备出高 性能的纤维增强复合材料，用于航空航天、汽车等领域。
层状复合材料
由不同性质的晶态或非晶态材料交替叠加而成，具有优异的力学性 能和功能特性，可用于制造防护装甲、隔热材料等。
多功能复合材料
通过设计不同组分的晶态和非晶态材料，实现多种功能的集成，如 导电、导热、耐磨等，满足复杂应用场景的需求。
结构材料应用
建筑工程
晶态材料如钢铁、混凝土等广泛应用于桥梁 、大坝、高层建筑等结构工程，提供强度和 稳定性。
航空航天
非晶态合金由于具有优异的力学性能和耐腐蚀性， 在航空航天领域用于制造轻量化、高强度的零部件 。
汽车工业
晶态和非晶态材料在汽车工业中均有应用， 如铝合金车身、非晶态涂层等，以提高汽车 性能和降低能耗。
原子排列无序性
无晶格结点
非晶态材料中原子不是按照固定的晶格 结点排列，而是呈现出连续、无规则的 分布。
VS
密度涨落
由于原子排列的无序性，非晶态材料的密 度会在不同区域出现涨落，即密度不均匀 。
局部有序结构存在
化学短程序
在非晶态材料中，原子之间倾向于形成特定 的化学键合，从而形成化学短程序。
拓扑短程序
面缺陷
面缺陷是指晶体中沿二维方向延伸的缺陷，如晶界、孪晶 界等。面缺陷会影响晶体的力学、电学和热学性能，同时 也会影响晶体的腐蚀和氧化行为。
典型晶态材料举例
金属
金属是典型的晶态材料，如铁、 铜、铝等。金属的晶体结构多为 面心立方或体心立方，具有良好 的导电性、导热性和延展性。
陶瓷
陶瓷材料也是晶态材料的一种， 如氧化铝、氮化硅等。陶瓷的晶 体结构复杂，具有高硬度、高熔 点和良好的化学稳定性等特点。
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材料化学课件
2.2 晶体学点群和晶体的性质
2.2.1 晶体学点群的分类 1. 纯旋转操作点群或第一类操作的点群 (1)具有一个 n 次轴的点群 循环群 具有一个 次轴的点群: C1 C2 D2 C3 D3 C4 D4 C6 D6
以一个群元素自 身重复操作可获 得全部群元素
(2)具有一个 次轴和 个与之垂直的二次轴的点群 双面群 具有一个n次轴和 个与之垂直的二次轴的点群: 具有一个 次轴和n个与之垂直的二次轴的点群
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材料化学课件
与多晶相比较，有一定的类似之处: 与多晶相比较，有一定的类似之处: 非晶态材料是由数目很多, 非晶态材料是由数目很多, 无规则取向的小集团所组成 小集团内部原子排列有序 与多晶相比较，也有不同之处： 与多晶相比较，也有不同之处： 这些粒子集团的尺度比多晶中的晶体微粒小得多
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材料化学课件
2.1 晶体特征的结构基础
1
晶体的均匀性 晶体的各向异性
晶体的性质不随观察位置而变异-------------晶体由晶胞并置而成 晶体由晶胞并置而成 晶体的性质不随观察位置而变异
2
某些性质随观察方向不同而不同 例如： 晶体的力学性质， 例如：NaCl晶体的力学性质，拉力 : b+c : a+b+c = 1:2:4；但光学性 晶体的力学性质 拉力c ； 热传导等是各向同性的。 质，热传导等是各向同性的。 方解石的折光率，霞石的热传导等。 方解石的折光率，霞石的热传导等。
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材料化学课件
2.4.1 液晶和塑晶 物质一般有固、 气三种状态，常见的冰、 物质一般有固、液、气三种状态，常见的冰、水和蒸气就是 的水的三种状态。不过，自然界的物质往往要复杂得多， 的水的三种状态。不过，自然界的物质往往要复杂得多，有时 故态和液态很难区分，存在许多中间状态。晶体和液体之间就 故态和液态很难区分，存在许多中间状态。 存在两种状态：象晶体的液体和象液体的晶体，前者称为液晶 液晶， 存在两种状态：象晶体的液体和象液体的晶体，前者称为液晶， 后者称为塑晶 塑晶。 后者称为塑晶。 2.4.2液晶的特性 液晶的特性 根据织构形态的不同，热致性液晶可分为三种不同相： 根据织构形态的不同，热致性液晶可分为三种不同相： 1、类似细火柴棒状的向列相（Nematic）液晶 、类似细火柴棒状的向列相（ ） 2、类似胆固醇状的胆甾醇相（Cholesteric）液晶 、类似胆固醇状的胆甾醇相（ ） 3、类似粘土状的近晶相（Smectic）液晶 、类似粘土状的近晶相（ ）
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材料化学课件
部分地取代LiCoO2中的 ， 中的Co， 以Ni部分地取代 部分地取代 制成非整比化合物晶体 制成非整比化合物晶体LiNixCo1-xO2 非整比化合物晶体 兼备了Co系、Ni系材料的优点 兼备了 系 系材料的优点 Ni(OH)2和NiNO3、CoO 空气气氛条件下800°C恒温8小时 ° 恒温 小时 空气气氛条件下 具有规整的α 具有规整的α-NaFeO2层状结构 制备条件比较温和、材料成本低、 制备条件比较温和、材料成本低、电化学性能优良
材料化学课件
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（2）特性： 特性： ♣没有固定熔点——从熔融态到固态，连续、可逆的变化过程 没有固定熔点 从熔融态到固态，连续、 从熔融态到固态 不存在晶界和粒界， ♣均匀性——不存在晶界和粒界，质地均匀，可获得平滑表面 均匀性 不存在晶界和粒界 质地均匀， 无内部应力或缺陷时， ♣各向同性——无内部应力或缺陷时，力学、光学、电学和热 各向同性 无内部应力或缺陷时 力学、光学、 学等性质均表现为各向同性 膨胀系数、 ♣性能遵循加和法则——膨胀系数、黏度、电导、折射率等。 性能遵循加和法则 膨胀系数 黏度、电导、折射率等。 可通过调整成分、提纯、掺杂、表面处理、 可通过调整成分、提纯、掺杂、表面处理、微晶化等技术获得具 有不同性能的玻璃：高强度、耐高温、半导体、 有不同性能的玻璃：高强度、耐高温、半导体、激光等 可按制作要求改变形态， ♣无固定形态——可按制作要求改变形态，制成薄膜、纤维、 无固定形态 可按制作要求改变形态 制成薄膜、纤维、 微粒、粉体、块体、空心腔体、 微粒、粉体、块体、空心腔体、多孔体乃至复合材料等
2.5.2 非晶态材料 一般地是指以非晶态半导体和非晶态金属为主的普通低分子 的非晶态材料; 广义地理解,还应包括玻璃 陶瓷， 还应包括玻璃、 的非晶态材料 广义地理解 还应包括玻璃、陶瓷，以及非晶态聚 合物（塑料、橡胶） 合物（塑料、橡胶）等. 1. 玻璃——高温下熔融，冷却过程中粘度逐渐增大、不析晶、 玻璃 高温下熔融，冷却过程中粘度逐渐增大、不析晶、 高温下熔融 室温下保持熔体结构的非晶固体。 室温下保持熔体结构的非晶固体。 （1）结构特点：无长程周期性，像液体一样，因此可以看作 结构特点：无长程周期性，像液体一样， 是过冷液体。 是过冷液体。 无规则网络学说 1932年 1932年Zachariasen 硅氧四面体[ 硅氧四面体[SiO4] 之间共顶角连接 排列无序 晶子学说 玻璃由无数“晶子” 玻璃由无数“晶子”组成 带有点阵变形的有序排列区域 分散在无定形介质中 分散在无定形介质中 无定形 晶子区到无定形区无明显界限 晶子区到无定形区无明显界限 区到无定形
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材料化学课件
（3）结构与性质的关系： 结构与性质的关系： 透明 水和汽油：分子内原子间σ 水和汽油：分子内原子间σ键液 光线通过不会反射折射 玻璃：Si玻璃：Si-O 介于共价键和离子 键，也需紫外光 易碎 结构内部缺少能发生滑动
体：质地均匀，内部无反射界面，的平面 质地均匀，内部无反射界面， 最大拉伸率仅为0.1% 最大拉伸率仅为0.1% 缺少可变形性 受到冲击或振动超过应变
(3)具有一个以上高次轴的点群 立方群 具有一个以上高次轴的点群: 具有一个以上高次轴的点群
T O
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材料化学课件
2.2.2、晶体学点群和晶体的物理性质： 、晶体学点群和晶体的物理性质： Neumann定理 定理 晶体学点群是它的任意一种物理性质的对称群的子群 即任意一种性质的对称群必须包括该晶体点群的对称性
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材料化学课件
(3) 晶体中吸收了某些小原子 LaNi5Hx 晶体中吸收了某些小原子: 2. 三元插入化合物 (1) 氧化物“青铜”：MδWO3 ；MδV2O5 氧化物“青铜” 钨青铜和类似体钨青铜, 碱金属,碱土金属 钨青铜和类似体钨青铜 M=碱金属 碱土金属 铜,银,铊,铅,钍,铀, 碱金属 碱土金属,铜 银 铊 铅 钍 铀 稀土,氢 铵等 稀土 氢,铵等 (2) 夹杂化合物： K1.5+δMoO3·LiδTiS2 夹杂化合物： δ
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材料化学课件
2. 晶体和非晶体内部组成粒子的排列的明显区别 晶态材料 ——长程有序（长程序） 长程有序（长程序） 长程有序 ——结构的周期性，对称性 结构的周期性， 结构的周期性 ——X射线衍射 射线衍射 非晶态材料 ——无序结构 无序结构 ——短程有序（短程序） 短程有序（短程序） 短程有序
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材料化学课件
2.3 非整比化合物材料 组成中各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物 1. 过渡元素二元化合物 (1) 某种原子过多或短缺 Zn1+δO —— n性半导体， 1000K ZnO晶体在 蒸气中加热 性半导体， 晶体在Zn蒸气中加热 性半导体 晶体在 δ 导电性, 在不同氧气分压下加热TiO, TiO0.82 -TiO1.18 TiO1+δ—— 导电性 在不同氧气分压下加热 δ 过渡金属氧化物——混合价态化合物 混合价态化合物 过渡金属氧化物 可以作颜料、磁性材料、氧化还原催化剂、 可以作颜料、磁性材料、氧化还原催化剂、蓄电池的电极材料 年第1期 《应用化学》2003年第 期 应用化学》 年第 染料敏化TiO2 光电极制备方法的改进 染料敏化 掺铁TiO2 纳米微粒的制备及光催化性能 掺铁
表面磨糙或碾成细粉则不再 极限就会破裂 透明
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材料化学课件
玻璃的重要成分是二氧化硅， 玻璃的重要成分是二氧化硅，加入其它氧化物可以降低 二氧化硅 其熔点。有趣的是， 其熔点。有趣的是，自然界的二氧化硅是以非玻璃质的晶体 状态存在的， 状态存在的，这种天然的二氧化硅晶体在砂石和石英砂中广 泛存在。可是，当以石英砂为重要原料， 泛存在。可是，当以石英砂为重要原料，加热熔化制成的玻 璃从液态冷却时，却会变得越来越粘稠， 璃从液态冷却时，却会变得越来越粘稠，转变为一种软而具 有可塑性的固体，最后变成又硬又脆的非晶体。 有可塑性的固体，最后变成又硬又脆的非晶体。 玻璃的结构中包含许多小的结构单位（如由中心的硅和 玻璃的结构中包含许多小的结构单位（ 四角的4个氧通过共价键结合而成的 四面体）， ），这些小 四角的4个氧通过共价键结合而成的SiO44-四面体），这些小 结构单位彼此之间可以键合成链状， 结构单位彼此之间可以键合成链状，或由其它金属离子沿顶 角键合，联结成很不规则的三维网络。 角键合，联结成很不规则的三维网络。
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材料化学课件
2.5玻璃和陶瓷 玻璃和陶瓷 晶体材料是固体材料的核心—— 晶体的广泛存在 并可以用各种 晶体的广泛存在,并可以用各种 晶体材料是固体材料的核心 偏离理想晶体的“缺陷”使其具有一定的性质. 偏离理想晶体的“缺陷”使其具有一定的性质 1.5.1 晶态材料与非晶态材料的异同 1. 晶体和非晶体都具有固体的基本属性 ♣原子处在完全确定的平衡位置附近, 并在围绕此平衡位置振动 原子处在完全确定的平衡位置附近 ♣宏观表现为连续刚体; 不流动并有确定的形状 体积不变动 宏观表现为连续刚体 不流动并有确定的形状; ♣具有弹性硬度,可反抗切应力 具有弹性硬度 可反抗切应力
同一晶种的晶体相应的晶面交角保持恒等不变
2
材料化学课件
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晶体有明显的熔点
T T
相应原子周围环境相同
t
t
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晶体的对称性
内部结构
非晶态固体
晶体
理性外形；化学、物理性质……—— 宏观对称性 理性外形；化学、物理性质 —— 微观对称性