非晶材料的制备
非晶材料的制备技术探究
非晶材料的制备技术探究非晶材料是指在一定条件下，由于快速冷却、激光熔凝、气相沉积等方式获得的无序和无规网络构型的材料。
与传统材料相比，非晶材料具有高硬度、高韧性、高强度、高耐腐蚀性、低磁滞、低摩擦等优良性能，因此在航空航天、电子、光学、光电、储能等领域有着广泛的应用前景。
非晶材料的制备技术有多种不同的途径，如快速凝固、激光熔凝、溅射、化学气相沉积、溶胶凝胶法等。
下面我们将针对这几种制备方法逐一做出探究。
1. 快速凝固快速凝固是一种将熔体迅速冷却成非晶态的技术。
其最早应用于金属材料，特别是在五十年代对铝、铜等金属材料进行了大量研究，发现在快速凝固条件下，晶粒尺度将减小至纳米级别，材料的性能也将得到显著提高。
随着快速凝固技术的不断发展，今天已经可制备出来有机、无机、生物、聚合物等非晶态材料。
目前，快速凝固技术被广泛用于铝合金、马氏体不锈钢、金属玻璃等材料的制备。
2. 激光熔凝激光熔凝制备非晶材料的原理为利用激光束对材料进行瞬间熔化和迅速冷却。
激光熔凝与快速凝固技术相比具有以下优点：①熔化时间较快，加工速度可达米每秒级别；②可控性强，适用于制备复杂形态的非晶材料；③制备的非晶材料具有优异的物理化学性能。
目前，激光熔凝技术主要应用于金属、合金等材料的制备，但由于其设备成本较高，制备周期较长等因素制约了其发展。
3. 溅射溅射是一种将材料中离子或原子打散，使其沉积在靶基底上形成薄膜的技术。
与其他制备技术相比，溅射具有非常高的低温开发率和重现性，并且可以制备具有高质量、厚度均匀度良好的材料。
但是，溅射技术的制备性能容易受到与靶材相同的元素的污染而受到影响。
因此，为了制备高质量、无缺陷的非晶材料，需要对溅射工艺进行优化和改进。
4. 化学气相沉积化学气相沉积是一种将材料进行热解反应，产生等离子体并使等离子体沉积在基底上形成单晶体或非晶体的技术。
化学气相沉积可以在低温下制备材料，并具有高加工效率和良好的重现性，因此被广泛应用于半导体器件和显示技术中。
非晶材料制备
一、La-Ga-Cu非晶制备1、性质：La：银白色的软金属，有延展性。
化学性质活泼。
能与水作用。
易溶于稀酸。
在空气中易氧化；加热能燃烧，生成氧化物和氮化物。
在氢气中加热生成氢化物。
Ga：银白色金属，在30℃时变为发光液体，冷却至0℃而不固化；在干燥空气中稳定，在潮湿空气中失去光泽；与碱反应放出氢气；能被冷浓盐酸浸蚀，对热硝酸钝性，高温时能与多数非金属反应；溶于酸和碱中，微溶于汞。
Cu：呈紫红色光泽的金属。
熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃。
常见化合价+1和+2（3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现）。
铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。
还有很好的延展性。
导热和导电性能较好。
铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。
但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，这叫铜绿。
2、制备：a、用锯子锯下所需的镧，将表面打磨光滑，边角无毛刺，称重后为12.9814g。
之后将镧放入煤油，以防止氧化。
b、在电脑上用软件计算后得到所需的镓为1.002455g，铜为2.2841g。
c、锯下大于所需大小的铜，将表面打磨光滑，边角无毛刺，之后称重，重量大于所需重量，用锉刀稍微磨去部分铜，再次称重，直到重量为所需重量为止。
实际取铜2.2844g。
d、取镓，镓有毒，带一次性手套。
用镊子小心地划掉部分镓，直至所需重量，实际取镓1.0026g。
e、放入非自耗真空电弧熔炼及吸铸炉内，融点高的放在上边，熔点低的放在下面，按操作规程操作，得到合金。
f、经检验得，合金强度不够，剪切时无火花。
排除为非晶材料的可能，实验失败。
二、Ce-Ga-Cu-Ni非晶制备3、性质：Ce: 铈是一种银灰色的活泼金属，粉末在空气中易自燃，易溶于酸。
铈在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的。
Ga：银白色金属，在30℃时变为发光液体，冷却至0℃而不固化；在干燥空气中稳定，在潮湿空气中失去光泽；与碱反应放出氢气；能被冷浓盐酸浸蚀，对热硝酸钝性，高温时能与多数非金属反应；溶于酸和碱中，微溶于汞。
非晶态材料的制备和性质
非晶态材料的制备和性质随着科技的飞速发展，材料科学技术也随之不断进步。
作为一种新兴的材料，非晶态材料在各个领域都有广泛的应用，如电子、电工、力学、生物、化学等，因此其制备和性质研究备受关注。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料是一种没有长程有序结构的固体材料。
制备非晶态材料有多种方法，以下介绍其中几种。
1、快速凝固法快速凝固法是制备非晶态材料的最常用方法之一，其原理是通过快速冷却液态金属，使分子结构无法排列，从而形成非晶态材料。
快速凝固法分为多种，如单轴拉伸、液滴飞散、旋转坩埚等。
2、物理气相沉积法物理气相沉积法是在真空中通过鼓泡、溅射和蒸发等途径将材料沉积在基底上，形成非晶态材料。
常见的物理气相沉积法有热蒸发法、磁控溅射法和激光蒸发法等。
3、溶胶凝胶法溶胶凝胶法利用液相化学反应制备非晶态材料。
它的原理是通过在溶液中加入一定比例的试剂，使得所生成的凝胶液能够数十到数百度地加热固化，形成非晶态材料。
这种方法对于非晶金属氧化物材料的制备具有独特优势。
二、非晶态材料的性质由于非晶态材料的化学成分和物理结构的特殊性质，它具有很多独特的物理和化学性质。
以下将简要介绍几种常见的非晶态材料性质。
1、高热稳定性和良好的化学稳定性由于非晶态材料的结构更加紧密，非常难以发生物理和化学变化，因此非晶态材料具有高热稳定性和良好的化学稳定性。
这是一些化学储能和高温环境材料的理想选择。
2、优异的机械性能非晶态材料的内部结构类似于玻璃，在形变过程中，分子排列难以发生变化，从而使其具有优异的机械性能。
这种性质使得非晶态材料成为了开发高强度、高韧性和高导电性的材料的理想选择。
3、宽的电学响应范围由于非晶态材料中排列不规则，因此其电学响应范围非常宽。
这种特性使得非晶态材料在先进的光电技术中得到了广泛的应用。
4、特殊的磁性质一些非晶态材料具有特殊的磁性质，如低磁滞、高磁弛弦、高磁导率和高饱和磁感应强度等。
这使得非晶态材料成为了磁性储存器和传感器的重要材料。
非晶态材料制备及性能研究
非晶态材料制备及性能研究非晶态材料是一类独特的材料，其具有无序排列的结构，并且没有结晶性。
这种材料在实际应用中具有很大的潜力，因为它们可以在很多方面优于晶态材料。
在本文中，我们将重点探讨非晶态材料的制备方法及其性能研究。
1. 非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法多种多样，其中较为常见的方法有：1.1 快速凝固法快速凝固法是一种常用的制备非晶态材料的方法。
该方法的原理是通过极快的固化速度，将材料的结晶过程阻止，使其保持在无序排列的状态。
快速凝固法有多种类型，包括基体法、轧制法、溅射法和熔滴法等。
其中基体法和轧制法是较为常见的制备非晶态材料的方法。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition，CVD）是一种在高温气氛下进行的化学反应过程，可以制备高质量的非晶态材料。
CVD法以气体为起始材料，通过化学反应沉积非晶态材料在基底上。
这种方法可以制备出很小颗粒的非晶态材料，并能够实现对其形貌和尺寸的精密控制。
1.3 溶胶–凝胶法溶胶–凝胶法是制备非晶态材料的一种简单有效的方法。
该方法通过以溶胶为基础，经过凝胶化和热处理等步骤来制备非晶态材料。
溶胶–凝胶法能够制备较大尺寸的非晶态材料，并且可以调控它们的成分和微观结构。
2. 非晶态材料的性能研究2.1 机械性能非晶态材料的机械性能是研究非晶态材料的重要指标。
相比较于晶态材料，非晶态材料具有更高的强度，更大的韧性和更好的抗腐蚀性。
这使得非晶态材料在各种领域中有着很广泛的应用，例如受力部件、压力容器和电子产品等。
2.2 导电性能非晶态材料的导电性能也是非常重要的。
自1982年发现金属玻璃以来，非晶态金属的导电性引起了研究人员的广泛关注。
非晶态金属电阻率通常比普通金属要高，但其导电性能也非常重要。
例如，在电池制造中，非晶态钴铁磁性材料常用作电动车辆的电池材料。
2.3 光学性能非晶态材料的光学性能也是非常重要的。
非晶态材料能够用于制造高质量的光学器件、传感器和显示器件等。
非晶态材料的制备及其特性与应用
非晶态材料的制备及其特性与应用随着人类科技的不断进步，材料科学也在不断地发展和更新，而非晶态材料就是其中之一。
非晶态材料是一种新型材料，其具有许多独特的物理和化学性质，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍非晶态材料的制备方法、特性和应用。
一、非晶态材料的制备非晶态材料（amorphous）可以理解为一种没有长程有序结构的材料，其结构是类似于未定型玻璃的随机分子排布。
目前，制备非晶态材料的方法主要有以下几种：1. 溅射法溅射法是利用高能离子轰击固体表面的原理，将固态材料弹射出来后，在气相当中沉积下来形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料，粒径小、质量均一。
2. 快速冷却法快速冷却法也称为淬火法，是将材料熔融后，以极快的速度（大于10^5 K/s）冷却，从而形成非晶态材料。
这种方法制备出的非晶态材料具有优异的热稳定性和力学性能，适用于制备金属、合金和非晶态氧化物。
3. 液相冷却法液相冷却法是通过将材料熔化后，将其快速冷却到玻璃态，然后将玻璃态材料破碎成为微小颗粒。
这种方法制备出的非晶态材料，因其微小粒径和高比表面积，表现出极好的光催化活性。
二、非晶态材料的特性1. 非晶态材料具有高硬度和高强度，能承受较大的压力和拉伸。
2. 非晶态材料具有优良的耐磨性，适用于制造摩擦部件。
3. 非晶态材料较纯晶态材料具有更好的耐腐蚀性，可应用于化学和电子领域。
4. 非晶态材料在高温环境下表现出领先于晶体材料的耐腐蚀性和高温稳定性。
5. 非晶态材料具有优异的磁性和电学性质，适用于制造传感器和记录设备。
三、非晶态材料的应用1. 材料领域非晶态材料适用于制造多种材料，例如玻璃、金属和聚合物。
非晶态材料的制造成本较低、加工成形能力强，并且可以制造出复杂的外形。
2. 能源领域非晶态材料的应用在能源领域开始被越来越重视。
非晶态材料制成的太阳能电池具有响应时间短、转化效率高等优点。
3. 生物技术非晶态材料的应用在生物医学领域中，特别是在生物诊断和治疗方面。
第六章非晶态材料的制备
第六章非晶态材料的制备非晶态材料是一种特殊的材料，其结构没有周期性的重复单元。
相比于晶态材料，非晶态材料具有更高的硬度、强度和韧性，并且具有较低的电阻率和光反射率。
因此，非晶态材料被广泛应用于电子、光学、磁性和结构材料等领域。
非晶态材料的制备方法有多种，下面将介绍其中的几种常用方法。
1.熔融冷却法：熔融冷却法是最常用的非晶态材料制备方法之一、通过将材料加热至高温状态，然后迅速冷却，使原子无法排列成有序的晶体结构，从而形成非晶态结构。
常见的熔融冷却方法包括快速凝固法、射频溅射法和脉冲激光沉积法等。
2.溅射法：溅射法是一种常用的非晶态材料制备方法。
通过将材料放置在溅射装置中，加入适量的惰性气体，然后通过施加高电压或射频功率，使阳极材料形成离子，从而在材料表面形成非晶态薄层。
3.电化学沉积法：电化学沉积法是一种利用电化学反应制备非晶态材料的方法。
通过将材料浸泡在含有金属离子的溶液中，然后通过施加电压或电流，使金属离子在材料表面电沉积，从而形成非晶态结构。
4.溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种通过溶胶和凝胶过程制备非晶态材料的方法。
溶胶是材料的液体溶液，凝胶是材料的固体凝胶体。
通过适当控制溶胶和凝胶的浓度和温度，以及加入适量的络合剂和表面活性剂，可以形成均匀分散的溶胶体系，使材料在非晶态结构条件下凝胶。
5.软模板法：软模板法是一种利用有机分子作为模板制备非晶态材料的方法。
通过将有机分子溶液浸涂在基底上，在溶剂挥发的过程中，有机分子会形成一种有序排列的结构，然后利用热处理或化学反应将有机分子转化为非晶态材料。
以上是几种常用的非晶态材料制备方法，不同的方法适用于不同的材料和应用需求。
随着材料科学和制备技术的不断发展和创新，未来还会有更多的非晶态材料制备方法被发现和应用。
非晶态材料的制备方法的研究和改进将有助于提高材料的性能和应用范围，推动材料科学和工程领域的进步。
非晶态材料的制备与性质
非晶态材料的制备与性质非晶态材料是一类具有特殊物理和化学性质的材料。
它们没有规则的晶体结构，而是由原子或分子之间的无序排列构成。
在非晶态材料中，原子和分子呈现出一定的局部有序性，同时还存在着显著的无序性。
作为一种新型的材料，非晶态材料在诸多领域都有着非常广泛的应用。
本文将介绍非晶态材料的制备方法和性质特点。
一、非晶态材料的制备方法非晶态材料的制备方法主要有几种，包括快速凝固法、物理气相沉积法和化学溶液法等。
1、快速凝固法快速凝固法是最早被应用于制备非晶态材料的方法之一。
其基本原理是通过极快的冷却速度来降低原子和分子的运动能力，进而在固态状态下形成无序状态的固体。
快速凝固法的操作方式较为简单，可以通过数种不同的方式进行，如液滴法、熔滴法、磁控溅射法等。
其中，液滴法是应用最为广泛的一种方法。
快速凝固法制备出的非晶态材料具有结构紧密、热稳定性高、力学强度大等优良性质。
2、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种新兴的制备非晶态材料的方法。
其过程是通过高温的物理气相沉积，在表面上一层层地沉积原子或分子，在原子间相互作用力的作用下构成非晶态结构。
物理气相沉积法具有制备非晶态材料时需要的原材料少、过程简单等优点，而且可以很容易地控制沉积速度和表面形貌。
目前，物理气相沉积法已在电子学、光学、存储器材料、传感器等领域发挥了十分重要的作用。
3、化学溶液法化学溶液法是一种制备非晶态材料的化学方法。
其过程是通过将所需材料加入适当的溶剂中，进行溶解、反应、沉淀等步骤，形成非晶态材料。
化学溶液法不仅可以制备出各种类型的非晶态材料，而且还可以制备出多层复合材料以及空心微球等高级复杂结构的纳米材料。
二、非晶态材料的性质特点非晶态材料具有许多特殊的性质，与晶体材料相比具有以下几个方面的不同。
1、无定形性非晶态材料中的原子或分子呈无定形态，不同原子之间的成键方式和断裂方式不同。
因此，非晶态材料的结构复杂，存在比较广泛的局部有序性和无序性。
《非晶材料制备技术》课件
非晶材料在生物医学领域的应用
1 人工关节
非晶材料可以用于制造耐 磨、生物相容性好的人工 关节。
2 医疗器械
非晶材料可以用于制造医 疗器械，如心脏支架和人 工耳蜗。
3 药物传递
非晶材料可以用作药物传 递系统的载体，提高药物 的稳定性和缓释性能。
非晶材料在机械制造领域的应用
航空航天
非晶材料在航空航天制造中应用 广泛，可提供轻量化和高强度的 零件。
非晶材料制备技术
非晶材料是一种具有非晶结构的材料，具有独特的性质和广泛的应用。本课 程将讲解非晶材料的制备技术以及其在不同领域的应用。
什么是非晶材料？
非晶材料是一种无序排列的原子结构，没有长程有序性。其特点包括高硬度、 高强度、高韧性、良好的耐腐蚀性等。
非晶材料的制备方法
1
气相沉积法
2
利能
一些非晶材料具有很好的导电性能，可以应用 于电子元件的制造。
防腐蚀性能
非晶材料具有良好的耐腐蚀性能，可用于制造 防护涂层和耐腐蚀结构。
非晶材料在电子领域的应用
电路板
非晶材料可以用于制造高密度的 电路板，提高电子设备的性能。
微芯片
非晶材料在微芯片制造中具有广 泛应用，可提供更高的集成度和 更快的速度。
面，形成非晶结构。
3
熔融淬火法
通过快速冷却熔融金属，使其形成无序 的非晶结构。
磁控溅射法
通过电弧加热金属，将金属离子喷射在 基底上并形成非晶结构。
非晶材料的性质和应用
力学性能
非晶材料具有卓越的强度和硬度，适用于制造 高强度零件和结构。
磁性能
一些非晶材料表现出优异的磁性能，可用于制 造磁性元件和传感器。
汽车制造
机器人组装线
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产线及相应的年产600吨非晶配电变压器铁芯生产线，这
为在我国大力推广节能型非晶配电变压器奠定了良好基 础。
在电力领域，随着高频逆变技术的成熟，传统大功率线性电源开始大量 被高频开关电源所取代，而且为了提高效率，减小体积，开关电源的 工作频率越来越高，这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。硅钢 高频损耗太大，已不能满足使用要求；铁氧体虽然高频损耗较低，但 在大功率条件下仍然存在很多问题，一是饱和磁感低，无法减小变压 器的体积；二是居里温度低，热稳定性差；三是制作大尺寸铁芯成品 率低，成本高。 目前采用功率铁氧体的单个变压器的转换功率不超过 20kW。非晶软磁合金同时具有高饱和磁感和很低的高频损耗，且热 稳定性好，是大功率开关电源用软磁材料的最佳选择。采用非晶铁芯 的变压器的转换功率可达 500kW，体积比功率铁氧体变压器减少50 ％以上。 目前在逆变焊机电源中非晶合金已经获得广泛应用，在通讯、 电动交通工具、电解电镀等领域的开关电源中的应用正在积极开发之 中。 下表列出了非晶合金带材的典型性能和一些主要应用。
第一节 非晶材料的基本概念和基本性质 1.有序态与无序态 有序态：原子规则地周期性排列； 晶体（单晶、多晶） 2.无序态：原子无规则排列； 气体、液体、非晶固体 3.凝聚态：液体、非晶固体、晶体
非晶材料基本概念
2. 长程有序和短程有序 晶体：长程有序、短程无序；
非晶体：长程无序，短程有序；
3.单晶、多晶、微晶和非晶 晶格排列整齐状况
第二节 非晶材料的形成理论
最早对玻璃形成进行研究的是塔曼 （Tamman），他认为玻璃形成时，由于过 冷液体成核速率最大时的温度低于晶体生 长速率最大时的温度。而后发展了动力学 理论。
动力学理论
1.成核速率
0 IVH0 NV exp[
1.229 ] 2 3 Tr Tr
NV：单位体积分子数； Tm：熔点； A0：分子直径； η：粘度
第二章 非晶材料的制备
固体物质，有很大一部分是非晶态物质，具有悠久的使用 历史，早在二千多年以前，我们的祖先就开始使用玻璃和陶釉。 不过非晶态物质的物理和化学的生产和发展只不过只是近几十 年的事。从 1947 年 A.Brenner 等人用电解和化学沉积方法获得 Ni-P、Co-P等非晶态薄膜用作金属保护层算起至今，也只是50 多年。因而，有关非晶态材料的理论还不算成熟。然而，非晶 态材料的发展和应用却很迅速。 我们知道，物质的聚集态，从气体、液体到固体，从有序 度来讲，其中原子或分子排列有序度是从低到高。非晶态物质 可以看作有序度介于晶体和液体之间的一种聚集态。它和液晶 一样，不像晶态物质那样具有完善的近程和远程有序，而是不 存在长程有序，仅具有近程有序。因此“短程有序”是非晶态 固体的基本特征之一。这种“近程”范围一般只是个小区间， 大约为100~150nm。
性能指标
铁基非晶
配电变压器 中频变压器 功率因数校 正器 1.56 <4 45×104 27×10-6 415 130
应用
应用
饱和磁感(T) 矫顽力(A/m) 最大磁导率 磁致伸缩系数 居里温度(℃) 电阻率(mW-cm)
饱和磁感(T) 矫顽力(A/m) 最大磁导率 磁致伸缩系数 居里温度(℃) 电阻率(mW-cm)
在电力领域，非晶得到大量应用。例如铁基非晶 合金的最大应用是配电变压器铁芯。由于非晶合金的工 频铁损仅为硅钢的 1/5－ 1/3，利用非晶合金取代硅钢可 使配电变压器的空载损耗降低 60％－70％。因此，非晶 配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。在“九五” 期间，我国自行建成了年生产能力 1000吨的非晶带材生
f a0 [1 exp(
H fM Tr RT
]
H fM：分子熔化热
3.形成非晶体需要的冷却速度： 一般说，如果IS和U分别表示均匀结晶过程的成核速率和 晶体生长速率，那么，单位时间t内结晶的体积率表示为： VL/V= πISU3t4/3 这时，常以VL/V=10-6为判据，若达到此值，析出的晶 体就可以检验出；若小于此值，结晶可以忽略，形成非晶 态。利用这些数据，还可以绘制出所谓时间（Time）温度 （Temperature）转变(Transation)的所谓“三T曲线”。从 而估算出避免此处指定数量晶体所需要的冷却速率。下图 是时间-温度-结晶的“3T曲线”。
非晶态特性
1.力学行为：高强度、高韧性 2.化学性质：耐腐蚀 3.软磁特性：磁导率和饱和磁感应强度高、矫完力 低、损耗低 4.超导特性 5.光学性质： 光吸收：位置移动 光电导： 光致发射 6.其它性质：电阻率高、负的电阻系数
非晶材料的应用
非晶态材料受到人们的重视是从20世纪50年代开始的。 1958年召开了第一次非晶态固体国际会议，尤其是1960年 从液态骤冷获得金-硅（Au79Si80）非晶态合金，开创了 非晶态合金研发新纪元。此后一系列“金属玻璃”被开发 出来，几乎同时也发展了非晶态理论模型，Mott-CFO （莫特-科弗奥）理论模型的奠基者1977年获得诺贝尔物 理学奖。这个模型是非晶态体系中电子能态的最基本的模 型。莫特开拓了作为固体物理新领域的非晶态物质电子过 程的研究，被誉为这个新的分支学科的奠基人。 非晶态材料有着其十分优越的价值，应用范围也十分 广泛，可用于日常用品保护和装饰、功能材料的功能膜层、 电子、电力、化工等领域，块状化的非晶合金在这些行业 也显示出十分广阔的应用前景。
在民用产品中，变频技术有利于节约电能、并减小体积和重量，正在大 量普及。但负面效应不可忽视，如果变频器中缺少必要的抑制干扰环节， 会有大量高次谐波注入电网，使电网总功率因素下降。减少电网污染最 有效的办法之一是在变频器中加入功率因数校正(PFC)环节，其中关键部 件是高频损耗低、 饱和磁感大的电感铁芯。铁基非晶合金在此类应用中 有明显优势，将在变频零电绿色化方面发挥重要作用。目前在变频空调 中使用非晶PFC电感已经成为一个热点。 总之，非晶合金不仅软磁性能优异，而且工艺简单、成本低廉；正在成 为一类十分重要的、具有市场竞争优势的基础功能材料。可以预见，非 晶材料对我国传统产业改造和高新技术快速发展将发挥越来越重要的作 用。
安德逊 （Philip Warren Anderson, 1923- ）
范弗莱克 （John Hasbrouck Van Vleck, 1899-1980）
因对磁性和无序系统的电子结构 的基础性研究，共同获得了 1977年度诺贝尔物理学奖。
莫特 （Nevill Francis Mott, 1905-）
（1）只存在小区间范围内的短程有序，在近程或次近邻的 原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长 等）具有某种规律性，但没有长程序； （2）非晶态材料的X-射线衍射花样是有较宽的晕和弥散的
环组成，没有表征结晶态特征的任何斑点和条纹，用 电子显微镜也看不到晶粒间界、晶格缺陷等形成的衍 衬反差； （3）当温度升高时，在某个很窄的温度区间，会发生明显 的结构相变，因而它是一种亚稳相。 由于人们最为熟悉的玻璃是非晶态，所以也把非晶态称 作无定形体或玻璃体（Amorphous or Glassy States）
液体 Tm 温 度 开始 结束 结晶
玻璃 时间
时间-温度-结晶的“3T曲线”
非晶形成条件
1）晶核形成的热力学势垒ΔG要大，液体中不存在成核介质； 2）结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液相温度处粘度要 大； 3）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或液相温度要低； 4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。
以非晶态硅太阳能电池发展为例，研发单晶硅太阳能
电池耗资数十亿美元，该电池转化率高，但成本高昂，无法 广泛推广。 1975 年开始研发掺杂非晶硅太阳能电池，转化 率不断提高。如果转化率提高到 10~12%，就可以代替单晶 硅太阳能电池；如果组件成本能够再降低，就可以与核能相 抗衡。金属玻璃材料也受人瞩目，它比一般金属的强度还要 大，例如非晶态 Fe56B56的断裂强度达到 370kg· mm-2，是 一般玻璃钢强度的 7倍，已接近理想晶体的水平，并具有好 于金属的弹性、弯曲性、韧性、硬度和抗腐蚀性，此外还具 有良好的电学性能。
非晶合金材料的特性：
1)
高力学性能：高屈服强度、高硬度、高比强度，超弹性 （高弹性极限）、高耐磨损性等；
物理特性：高透磁率、高电阻率、耐放射线特性等； 化学性能：高耐腐蚀性、高催化活性 精密成形性：低熔点、良好的铸造特性、低的热膨胀系 数、对铸型的形状及表面的精密复写性；
2) 3) 4)
2.非晶半导体 1）四面体配位半导体：Si、Ge； 2）硫系非晶半导体 3.非晶态超导体： 4.非晶态高分子材料 5.非晶体玻璃
G * 60kT Tr T / Tm , Tr T / Tm (Tm T ) / Tm Tr 0.2
3 kT /(3a0 ) HE V
I
1.229 AV N exp[ f ( )] 2 3 TV TV
0 S
IV IVH0 IVHE
பைடு நூலகம்
2.晶体生长速率：
结构化学理论
1.键性： 离子键：静电作用，无饱和性、方向性、倾 向于紧密堆积，易形成晶体； 共价键：有方向性和饱和性，键长和键角不 易改变，原子不易扩散，有阻碍结晶的作 用。 分子间作用力：
非晶材料的分类
1.非晶合金：金属玻璃，具有金属和玻璃特性。 非晶合金的结构特点： 1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短 程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围。 2）均匀的各相同一性：非晶合金中原子排列是原子尺度的无序，不存在结晶 金属所具有的晶界、双晶、堆垛、层错、偏析和析出物等局部的组织不 均匀缺陷，是一种原子尺度组织均一的材料，具有各向同性的特点； 3） 简单单原子结构：由于是单原子组成，故与分子组成的玻璃、高分子聚 合物相比，是一种更加理想的单原子非晶结构材料； 4）材料特性的调控性：非晶态合金不受化合价的限制，在较宽的成分范围内 可以自由调节其组成。因此，它具有许多结晶合金所不具有优异的材料 特性的调控性。 5）热力学上处于亚稳态，晶化温度以上将发生晶态结构相变，但晶化温度以 下能长期稳定存在。