准晶材料的发展历程及其研究现状
准晶材料的发展历程及其研究现状摘要：本文介绍了准晶的定义、分类，并阐述了准晶材料的发展历程。
简要概括了准晶材料的国内外研究现状。
最后，概括《热处理对含有十二面体准晶相的Ti1.4V0.6Ni合金电极的电化学性质的影响》大意。
关键词：准晶材料；定义；发展历程1 准晶材料的定义自第一个具有突破传统晶体学范畴的5次旋转对称合金相问世以来，至今人们已相继发现了具有8次、10次和12次旋转对称的合金相，这些合金的电子衍射花样特征表现出不同于晶体的5次对称和高于6次、8次、10次、12次对称，这些差异表明准晶代表了一种新的固态结构。
但5次及6次以上对称在传统晶体中是不允许存在的，因为不能仅仅用这样的几何单元来堆垛成无空隙的空间。
所以这些合金相既不能称为晶体(没有周期平移对称性)，又不能称为非晶体(具有长程有序)。
人们把这种违反传统晶体学理论的合金相命名为准周期晶体(Quasi-periodic Crystal)，简称准晶(Quasicrystal)。
由此可以得到准晶的定义为：准晶是同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。
相对于晶体可以用一种单胞在空间中的无限重复来描述，准晶体也可以定义为:准晶是由两种(或两种以上)“原胞”在空间无限重复构成的，这些“原胞”的排列具有长程的准周期平移序和长程指向序。
2 准晶材料的发展1984年，美国科学家D.shechtman等[1]在研究用急冷凝固方法使较多的Cr、Mn和Fe等合金元素固溶于Al中，以期得到高强度铝合金时，在急冷Al-Mn合金中发现了一种奇特的具有金属性质的相。
这种相具有相当明锐的电子衍射斑点，但不能标定成任何一种布拉维点阵，其电子衍射花样明显地显示出传统晶体结构所不允许的5次旋转对称性。
DShechtman在美国《物理评论快报》上发表的“具有长程取向序而无平移对称序的金属相”一文中首次报道了发现一种具有包括5次旋转对称轴在内的二十面体点群对称合金相，并称之为二十面体相(Icosahedral phase)。
几乎在同一时间，D.Levine及Steinhard[2]在研究具有5次对称的原子簇时，从理论上计算出具有明锐的5次对称性的衍射图，并称这种具有5次对称取向序而无周期平移序的物质为准周期性晶体，简称准晶。
理论与实践的完美结合，充分肯定了5次旋转对称客观存在。
起初，人们认为具有长程取向序而无周期平移序的准晶态，是界于具有长程序的晶态与只有短程序的非晶态之间的一种新的物质态。
甚至有人称之为二十面体玻璃(Icosahedral glass)，二十面体指它具有二十面体对称，玻璃表示无长程平移序。
另一种极端的看法是它是5、10或20个同样晶体并列在一起的孪晶。
随着对准晶态物质研究的不断深人，人们逐渐统一了认识，认为准晶仍然是晶体，它有着严格的位置序(因此能给出明锐的衍射)，只不过不是象经典晶体那样原子呈三维周期性排列，而是呈准周期排列。
5次旋转对称这个在三维方向均呈准周期分布对称的禁区被突破后，在短短的3年多时间内，相继发了在主轴方向呈周期性平移对称而在与此主轴垂直的二维平面上呈准周期分布对称的二维准晶，以及在二维方向呈周期性平移对称而在与此二维平面垂直的法线上呈准周期堆垛的一维准晶[3]。
三维、二维和一维准晶在短短几年内被相继发现，充分说明准晶存在的普遍性。
在准晶研究开始的十几年，我国科学工作者的研究水平始终处于国际领先地位。
中国科学院以郭可信为首的一个研究小组，几乎与美国、以色列等国科学家同时利用高分辨电子显微术、电子衍射及计算机成像模拟技术，深人系统地研究了具有二十面体构造单元的合金相。
王大能等[4]在高温合金中的以Ni、Ti为主要组成元素的合金相中观察到5次对称电子衍射图，在此基础上张泽等[5]又于1985年春首次在急冷Ni-Ti合金中发现了具有5次对称的三维准晶相;王宁等[6]及曹巍等[7]分别首先在急冷Cr-Ni-Si，V-Ni-Si合金和Mn-Si合金中发现具有8次旋转对称的二维准晶相;继美国的L.Bendersky等[3]在Al-Mn合金中发现10次对称的二维准晶相后，中国科学院物理研究所的冯国光等[8]于1986年首次在Al-Fe合金中发现10次对称的二维准晶相；继T.Ishimasa等[3]在Ni-Cr合金中发现12次对称准晶后，陈焕等[9]在急冷的V-Ni和V-Ni-Si合金中也发现了具有12次对称的二维准晶；1988年我国学者何伦雄等[3]首先在急冷的Al-Co-Cu合金及Al-Ni合金中发现了一维准晶；1989年郭可信等[4]还在V-Ni-Si和V-Co-Si系合金中发现了一些具有立方对称的结构单元在空间作准周期排列的准晶，这是继二十面体准晶之后国际上首次发现的具有立方对称的第二种三维准晶。
迄今为止，人们已经在Al合金、过渡族金属合金及含有稀土元素或婀系元素的合金等众多合金系中发现了上百种准晶[10]，尤其是1987年[3]发现了稳定而结构完整的Al-Cu-过渡族金属二十面体准晶，加之制备方法的进步，极大地促进了准晶材料制备、性能和应用的研究，为准晶材料的全面开发奠定了基础。
3 准晶材料的国内外研究现状本文介绍准晶材料在两方面应用的进展，准晶材料应用在表面改性材料中，准晶也作为结构材料增强相。
3.1准晶材料在表面改性材料中的应用将准晶材料以涂层或薄膜的形式涂覆于其它材料的表面，主要利用它的不粘性、耐热、耐磨、低的摩擦系数、耐蚀及特殊的光学性能，从而改变材料表面的性质，优化整体材料的性能。
炊具表面材料准晶材料最先应用于不粘锅底表面，如Al-Pd-Mn准晶的不粘性可以与最好的不粘性材料聚四氟乙烯(Teflon)相比。
与聚四氟乙烯材料相比，准晶材料的耐磨损高硬度等有助于提高使用寿命，完全符合厨房炊具的标准。
准晶的导热性较差，但由于层厚较薄，不会影响到不粘锅的使用。
隔热材料人们研究准晶的热导性发现，由于准晶的电子传输过程与组成它的金属原子很不一样，准晶的导热系数很小，比不锈钢低一个数量级，在室温与绝缘体ZrO2很接近，可以用作隔热材料，如热障涂层。
太阳能工业薄膜材料选择吸收入阳光能的应用要求吸收材料在太阳光谱区具有高的吸收率且对丁长波具有高的反射率，即热半球发射率要小，稳定性要高。
准晶具有特殊的光学性能(高的红外传导率)和足够的热稳定性(抗氧化及扩散稳定性)，可以应用于太阳热能工业。
德国科研人员以Cu为基底，将厚度约10nm的Al-Cu-Fe准晶薄膜置于两层绝缘薄膜之间，构成多层结构，其具有太阳能工业要求的选择吸收性质。
3.2 准晶作为结构材料增强相的应用准晶合金的本质脆性和小可避免的存在疏松限制了其本身作为结构件的应用，为r利用其高硬度、不粘性、耐热、耐磨和耐腐蚀等良好的综合性能，考虑第二相强化机制(弥散强化)，将其用作结构材料的增强相。
准晶相作为时效强化相瑞典皇家工学院的研究人员开发的新型马氏体时效钢[11]，成分为12%Cr-9%Ni-4%Mo-2%Cu-1%Ti，其中时效强化相为准晶相。
准晶相的成分典型值为34%Fe，12%Cr，2%N，，49%Mo和3%Si，在475℃时效4h 形成，经过l000h都保持稳定，即准晶颗粒是热力学平衡析出。
时效过程中丰富的形核位置与缓慢的粗化过程可以用准晶的低表面能进行解释。
准晶的假如增加了该钢的抗拉强度。
准晶纳米颗粒增强基合金日本学者A.Inoue等采用快冷方法开发出一种具有异力学性能的Al基合金[12]。
其组织特征为，在fcc-Al相中均匀分布有纳米尺度的准晶颗粒。
4 文献大意文章标题为《热处理对含有十二面体准晶相的Ti1.4V0.6Ni合金电极的电化学性质的影响》。
本文介绍Ti1.4V0.6Ni电极热处理前后的结构和电化学性质早先就有系统的研究。
样品的结构通过X射线粉末衍射进行表征。
电化学性能包括放电容量，循环稳定性和高速放电能力。
样品在590℃环境下处理30分钟后进行X射线粉末衍射分析，所有的样品主要包括二十面体的准晶相(I-phase)，Ti2N相(FCC)，V-基固溶相(BCC)和C14拉夫斯相(六角的)。
电化学测量显示热处理后的合金电极的最大放电容量是330.9mA.h/g，而在30℃时没有热处理的电流密度为30 mA.h/g。
结果显示循环稳定性和高速放电能力都提高了。
另外，合金电极的电化学动力学通过电化学阻抗谱（EIS）和氢扩散系数（D）来研究。
文章第一部分主要介绍准晶材料，包括准晶材料的发现，十二面体准晶相的特殊性质及其研究历程。
说明Ti-拉夫斯相合金和V-固溶体合金目前是Ni-MH充电电池的理想材料，并介绍这两种材料的优越性。
第二部分为本文的实验部分，主要介绍合金材料的制备过程，具体制备过程如下，在水冷却的铜炉中使用电弧熔化技术将V、Ni（纯度为99.9%）和Ti1.4V0.6Ni 合金混合融化，整个过程都在氩氛围下完成。
将上述过程重复三次以保证实验的同次性。
然后用转速为34m/s的铜轮制备合金纺丝，实验在氩氛围及恒率升温环境下进行。
之后将纺丝粉碎成直径为0.038-0.075微米的微粉。
将微粉在真空、590℃环境下处理30分钟，即得产物。
本部分还介绍了以所得电极为参比电极，以金属氧化物电极为工作电极，进行充放电测试并进行表征。
第三部分为结果与讨论，分别讨论了合金的结构、所得电极的放电容量、电极高速放电能力和电化学动力学。
XRD图显示，源合金具有十二面体准晶相、V-基固溶相和Ti2N相的结构。
然而，处理过的合金除了含有上述物质的结构外还包含C14拉夫斯相的结构。
实验结果表明，经过处理后，放电容量，循环稳定性和高速放电能力等化学性质有所提高。
与未处理过的材料相比，处理后的材料具有较高的氢扩散系数和较低的电荷转移电阻。
参考文献[1] Shechtman D,Blech I,Cratias D,Cahn J W.Metallic phase with long-range orientational orderand no translational symmetry[J],Phys.Rev. Lett.,1984，53:1951-1953.[2] Levine D,Steinhardt P J,Quasicrystals: A new class of ordered structures[J]. Phys.Rev.Lett.,1984，53:2477-2480.[3] 郭可信.准晶[J].科学通报.1990,(22):1691-1695.[4] 陈敬中著.准晶结构及对称新理论[M].武汉:华中理工大学出版社，1996.[5] Zhang Z,Ye H Q,Kuo K H. A new icosahedral phase with m35 symmetry[J]. Philos.Mag.,1985,A52:L49-L52.[6] Wang N,Chen H,Kuo K H.Two-dimensional quasicrystal with eightfold rotational,symmetry[J]. Phys.Rev.Lett.,1987,59:1010-1013.[7] Gao W,Ye H Q,Kuo K H.A new octagonal quasicrystal and related crystallline phases inrapidly solidified Mn4Si [J] .Phys. Status. Solidi,1988 A107:511-519.[8] Fung K K,Yang C Y,Zhou Y Q,etal. lcosahedrally related decagonal quasicrystal in rapidlycooled Al at.14%-Fe alloy[J]. Phys.Rev. Lett.,1986,56:2060-2063.[9] Chen H,Li D X,Kao K H. New type of two-dimensional quasierystal with twelvefold rotationalsymmetry[J]. Phys.Rev.Letr.,1988,60: 1645~1648.[10] 康光明.准晶材料的研究现状[J],有色金属与稀土应用,2000，(3):7-11[11] Liu P,Stigenberg A H,Nilsson J O. Scripta Metallurgica et Materialia,1994,31(3):249[12] Inoue A, Kimura H M. Mater Sci Eng, 2000,A286:1。
第三章 准晶结构与材料性能
第三章
准晶材料
准晶体发现：20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。 84年底，D.Shechtman等人，在急冷凝固Al Mn合金 中发现具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相。 准晶体（Quasicrystal）—无平移同期性但有位置序的 晶体。 郭可信等在对高温合金中的四面体密堆合金相的高分 辨电子显微镜观察到： 84年夏发现五重旋转对称的电子衍射图， 85年初在Ti2Ni合金中发现了二十面体准晶。 85年以来先后发现了八次、十次对称准晶以及一维和 立方准晶。
从彭罗斯图可以看到，如果绕5次轴转动2π/5 ，图案又回复 到原来的形状，这就是准晶体具有5次旋转对称性的表现，同 时这种图案具有准周期性的长程序。
晶体与准晶的对称轴与基转角关系
2、 二维准晶
• •
87年首先在急冷的Cr5Ni3Si2 和V15N10Si合 金 中 观 察 到 8 次 准 晶 ， 随 后 又 在 Mn4Si ， Mn82S15A13〕等合金中观察到8次准晶。 • 8次准晶准周期面上由两个结构基元组成： 正方形，45°菱形。两种结构基元的准周期排 列，构成8次准点阵，这些正方形、菱形的边 都落在成45°的8个方向上，阵点排列成费波 纳斯链，相邻阵点间的距离之比的数列由1， 组成。 与45°角有关。
准晶：20世纪80年代晶 体学研究中的一次突破
准晶聚合物（quasicrystalline polymer）结构使得新一代基 于光的通信技术成为可能 目前，在光子电路中，光不能进行锐角的转折，准晶点 阵技术可使光在电路中传播时产生锐角转折，这将推动 高速通信和计算设备的发展。普林斯顿大学的研究人员 已经发现了制造准晶聚合物结构的方法，代表了光子学 潜在的重大进步。此结构能够控制光的传播，使得光子 通信系统成为可能。
准晶材料的发展历程及其研究现状
准晶材料的发展历程及其研究现状摘要：本文介绍了准晶的定义、分类，并阐述了准晶材料的发展历程。
简要概括了准晶材料的国内外研究现状。
最后，概括《热处理对含有十二面体准晶相的Ti1.4V0.6Ni合金电极的电化学性质的影响》大意。
关键词：准晶材料；定义；发展历程1 准晶材料的定义自第一个具有突破传统晶体学范畴的5次旋转对称合金相问世以来，至今人们已相继发现了具有8次、10次和12次旋转对称的合金相，这些合金的电子衍射花样特征表现出不同于晶体的5次对称和高于6次、8次、10次、12次对称，这些差异表明准晶代表了一种新的固态结构。
但5次及6次以上对称在传统晶体中是不允许存在的，因为不能仅仅用这样的几何单元来堆垛成无空隙的空间。
所以这些合金相既不能称为晶体(没有周期平移对称性)，又不能称为非晶体(具有长程有序)。
人们把这种违反传统晶体学理论的合金相命名为准周期晶体(Quasi-periodic Crystal)，简称准晶(Quasicrystal)。
由此可以得到准晶的定义为：准晶是同时具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性的固态有序相。
相对于晶体可以用一种单胞在空间中的无限重复来描述，准晶体也可以定义为:准晶是由两种(或两种以上)“原胞”在空间无限重复构成的，这些“原胞”的排列具有长程的准周期平移序和长程指向序。
2 准晶材料的发展1984年，美国科学家D.shechtman等[1]在研究用急冷凝固方法使较多的Cr、Mn和Fe等合金元素固溶于Al中，以期得到高强度铝合金时，在急冷Al-Mn合金中发现了一种奇特的具有金属性质的相。
这种相具有相当明锐的电子衍射斑点，但不能标定成任何一种布拉维点阵，其电子衍射花样明显地显示出传统晶体结构所不允许的5次旋转对称性。
DShechtman在美国《物理评论快报》上发表的“具有长程取向序而无平移对称序的金属相”一文中首次报道了发现一种具有包括5次旋转对称轴在内的二十面体点群对称合金相，并称之为二十面体相(Icosahedral phase)。
准晶体的发现、研究及应用前景
准晶体的发现、研究及应用前景王一贺31200001701984年，舍特曼在美国霍普金斯大学工作时发现了准晶，其实自然界早已经有准晶体的踪影。
2009年，在意大利佛罗伦萨自然科学史博物馆的一块古老岩石中，意大利和美国科学家发现了天然准晶体化合物的“芳踪”，如图2所示，他们把这种由铝、铜和铁三元合金系组成的新矿物质命名为Icosahedrite(取自正二十面体)。
而这种天然准晶体似乎来自45亿年前的一块陨石，它可能是一种最古老的矿物质，形成于太阳系的诞生。
这种新的结构因为缺少空间周期性而不是晶体，但又不像非晶体，准晶展现了完美的长程有序，这个事实给晶体学界带来了巨大的冲击，它对长程有序与周期性等价的基本概念提出了挑战。
准晶体没有周期性，但具有准周期性。
准周期是指质点的排列具有长程有序，但不体现周期重复。
根据三维物理空间中材料呈现的维数，可以把准晶体分为三维准晶体、二维准晶体和一维准晶体。
准晶体的各项性质，取决于其本身的化学组成和内部结构。
一切准晶体的内部结构都共同遵循准晶体的空间准周期格子规律，并由此可以导出一切准晶体所共有的性质。
由于准晶体结构中缺陷极为普遍，准晶体颗粒又十分细小(微米级)，而且还具有一些向晶态、玻璃态过渡的现象，因此准晶体的性质常常偏离理想状态。
理论上的准晶体应有下述一些性质：均一性、各向异性、对称性、自限性、最小内能性、稳定性。
准晶体的性能主要包含以下三方面内容。
第一，导电性能。
与金属的导电性质相比，准晶体显示出一种迥然不同的性质。
准晶体一般有比较大的电阻。
当温度不太高时，准晶体的电阻随温度的增加而减少。
准晶体的电阻与其组分浓度有关。
实验发现，准晶体的导电性能随样品质量的改善反而降低。
准晶体异常的导电性能反映准周期结构对物理性能的影响。
第二，磁性能。
对高电阻的准晶的磁阻，当温度不高时，准晶体磁致电阻情况很复杂，但若温度大于100K时，磁阻将随外场的增加而减少。
这时的Kohler规律不在适用。
准晶结构采掘与新型无机材料的制备研究
准晶结构采掘与新型无机材料的制备研究随着人们对于物质结构的不断深入了解，人类发现了新的一种晶体结构——准晶结构。
这种由周期性元素排列规律脱离而形成的结晶状态，不仅能够提供新的学术领域和理论研究方向，而且也具有重要的应用价值。
本文将着重探讨准晶结构在采矿和无机材料领域的应用和研究进展。
一、准晶结构在采矿领域中的应用采矿是准晶结构在工业领域的一个重要应用方向。
因为准晶结构在形态和成分上存在着独特的特点，这种结构在矿物学和矿物研究领域得到了广泛的应用。
1. 准晶结构在矿物研究中的应用利用准晶结构的特点，人们可以更好地理解和探究一些复杂的矿物系统，如矿物晶体学、矿物物理学、矿物化学等方面。
同时，准晶结构也为矿物学家提供了一个独特的研究领域，使得他们能够掌握和研究更多元、更复杂的矿物精华，从而推动矿物科学的发展。
2. 准晶结构在金属矿物加工中的应用在金属矿物加工中，人们常常需要利用化学反应将矿物中的有价金属进行分离和提取，并将其用于工业生产。
采用准晶结构，可以加速金属矿物加工的过程，提高加工效率，并优化加工流程。
而且，采用准晶结构加工的金属矿物，其加工产物质量更好，成分更稳定，并且更具有经济性。
二、准晶结构在无机材料领域中的应用近十几年来，准晶结构在无机材料领域中迅猛发展，不断拓展着其应用领域。
在这个领域中，准晶结构的应用主要涉及到新型无机材料的设计、合成、改性和性能研究等方面。
1. 准晶结构在新型无机材料设计中的应用随着科技的不断进步，人们对于新型无机材料的需求越来越大。
而准晶结构的独特性质和结构特征，为研制新型无机材料提供了更加广泛和有力的基础。
例如，人们可以通过嵌入准晶结构并调整其中的元素，来设计出具有双亲性的无机材料，从而在液态分离等方面的应用中具有更高的实用价值。
2. 准晶结构在新型无机材料合成中的应用准晶结构作为一种新型无机材料，其合成方法也需要与众不同。
目前，人们已经成功地采用了多种方法来制备准晶结构材料，如气相法、化学气相沉积、溶液浸渍法、固相法等。
准晶材料的发现和进展
准晶材料的发现和进展准晶材料是介于晶体和非晶体之间的一类特殊材料，具有无规则的原子排列规律，但却具备晶体材料的一些性质，如高强度和较好的耐磨性。
准晶材料的发现和进展对于材料科学和工程领域具有重要的意义。
下面将从准晶材料的发现、性质以及应用等方面对其进展进行详细介绍。
准晶材料的发现可以追溯到上世纪50年代，当时科学家对于金属结构的研究中发现了一些非晶态相，这些非晶态相具有一定的长程有序性。
到了上世纪70年代，丹麦科学家彼得·汀斯马克（Peter Z. Tien）在对于铝镓合金的研究中发现了第一个具有准晶结构的合金，这个合金的晶格结构具有五角旋转对称性，因此被命名为“五角型准晶体”。
此后，科学家们又陆续发现了其他具有准晶结构的合金，如铝铁硅合金、铝镍钴合金等。
准晶材料具有一些特殊的性质，首先是高硬度和高强度。
准晶材料的原子排列具备无规则的规律，因此具有较高的抗变形能力，可用于制造高强度的结构材料。
其次，准晶材料具有优异的耐磨性。
由于准晶材料的原子排列无规则，使得其表面的摩擦系数较小，能有效抵抗磨损和摩擦。
此外，准晶材料的热导率较低，抗氧化性较好，并且具有较高的化学稳定性，可以应用于高温和腐蚀环境下的材料。
准晶材料的进展为材料科学和工程领域带来了许多重要的应用。
首先，准晶材料被广泛应用于合金材料中。
通过调控合金中的元素比例，可以制备出具备特定准晶结构的合金，这些合金在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用。
其次，准晶材料还可以用于制备高效的催化剂。
由于准晶材料具有丰富的表面活性位点和独特的电子结构，使得其在催化反应中表现出良好的催化活性和选择性，对于环境保护和能源开发具有重要意义。
此外，准晶材料还可以应用于摩擦学、电子器件等领域。
总之，准晶材料的发现和进展对于材料科学和工程领域具有重要的意义。
它们的独特结构和性质使得其在高强度结构材料、催化剂以及其他领域中得到了广泛应用。
随着对准晶材料的进一步研究和理解，相信准晶材料在更多领域中将发挥更大的作用。
准晶体的研究及其进展
准晶体的研究及其进展准晶体是指在既不具备完全长程周期性，又不具备完全无序性的晶体结构。
自从准晶体被发现以来，其研究在材料科学和固态物理领域引起了广泛的兴趣。
本文将介绍准晶体的研究历程，以及在不同领域中的应用进展。
准晶体的研究历程可以追溯到20世纪60年代末，当时瑞士的丹尼尔·谢菲勒（Daniel Shechtman）在一次电子显微镜下观察到了铝合金中的一种新奇晶体结构。
他发现这种结构具有五重旋转对称性，在晶体学中是不被允许的。
因此，谢菲勒最初的观察被其他科学家认为是错误的。
然而，谢菲勒坚持验证了自己的观察，最终于1982年发表了他的研究成果，证明了准晶体的存在。
准晶体的发现对晶体学领域产生了巨大的冲击，因为它违背了传统晶体学中对晶体的定义和理解。
过去，晶体被认为是具有完美的时间和空间周期性的结构，而准晶体则打破了这种传统的观念。
准晶体的进一步研究揭示了其独特的结构特征。
准晶体结构由于其非传统的周期性，具有多重旋转对称性。
这种多重旋转对称性导致了准晶体表面上出现五边形、八边形和十边形等特殊的几何形状。
这些几何形状在传统晶体中是不被允许的，但在准晶体中却是常见的。
准晶体的应用也在不断发展。
在材料科学领域，准晶体具有多孔性和较低的密度，因此被广泛应用于陶瓷、合金和涂层材料等领域。
准晶体陶瓷具有优异的耐高温性能和高硬度，因此被用于制造高温环境下的零件和陶瓷刀具等。
准晶体合金具有良好的抗腐蚀性能和机械强度，因此被用于航空、汽车和医疗器械等领域。
此外，准晶体的光学性质也使其广泛应用于光学镜片、激光器和光学纤维等领域。
准晶体的研究进展也涉及到理论模拟和计算机模拟等方面。
随着计算机技术的发展，科学家能够通过模拟和计算来研究准晶体的结构和性质。
通过模拟和计算，科学家能够预测准晶体的稳定性、机械性能和光学性质等。
这些理论模拟和计算结果可以指导实验设计和材料制备，加快准晶体材料的研发和应用。
总之，准晶体是一种独特的晶体结构，其研究自发现以来一直在不断发展。
准晶体
中国人与诺贝尔化学奖擦肩而过
在Shechtman的工作尚未发表也不为世人所知的1983年，郭可信及其合作者在用于喷气发动机叶片的Ni基和Fe基高温合金 中加入强化元素所生成的合金相的研究中，发现了许多新的与Sigma相和Laves相有关的四面体密堆合金相。
1984年夏，他在这些合金相的纳米畴中发现五次对称。
1984年以来，郭可信及其合作者围绕着准晶体的发现与研究，在国际权威学术刊物上发表了140多篇论文。其中13篇到 2000年10月已被同行引用1200多次，单篇被引用最高达180 次。
可惜的是：郭可信先生于2006年12月13日因病逝世，享胞周 期性排列为特征的程平移序和满足晶体学 点群为标志的最长邻价健长程指向序。 非晶体：组成物质的分子（或原子、离子） 不呈空间有规则周期性排列的固体。
1985年春发现Ti-V-Ni 二十面体准晶。 1985年和1988年诺贝尔化学奖得主L· 鲍林接连发表文章认为准晶学说是荒谬的，并论证了五重、十重、二十重孪晶的衍 射也能产生出 “准晶”的衍射现象。在这场争论中，郭可信的依据实验有力地支持了准晶学说。 郭可信等还通过对AlCu-Co十次准晶与A1-Cu-Co晶体的细致结构分析证实在晶体中实际上存在着类似于准晶的赝五次对称亚结构单元。 1993年获第三世界科学院物理奖。这些成果与荣誉标志着我国学者在20世纪80年代突破传统晶体学的重大发现中在国际 上占有重要位置。
可见，准晶体是介于晶体和非晶体之间的 固体。
定义
如右准晶结构图， 由锐角分别为36°和 72°的菱形四边形构造 的彭罗斯图案（penrose） 图案拼砌。该结构任意结 构单位平移之后并不能拼 成整个平面，所以并不具 有晶体的平移对称性。
准晶没有平移周期性，但具有准周期性，准周期性是质点的排列 具有长程有序，但不体现周期重复。 根据在三维物理空间中材料呈现准周期性的维数，可以把准晶分 为三维准晶、二维准晶和一维准晶。 三维准晶：有二十面体准晶和立方准晶两大类。 二维准晶：有十次准晶、十二次准晶、八次准晶和五次准晶四类。 一维准晶：原子在二维上是周期分布的，另外一维是准周期分布 的。 根据准晶在热力学上的稳定性，可将其分为稳定准晶和亚稳定准 晶两大类。至今发现的近200种准晶中，有七十多种是热力学稳定的。
准晶体的发现及意义
准晶体的发现及意义准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的材料，它具有部分有序的结构。
准晶体的发现对材料科学和材料工程领域有着重要的意义。
本文将从准晶体的发现历史、准晶体的结构和性质、准晶体的应用等方面进行探讨，并阐述准晶体的意义。
一、准晶体的发现历史准晶体的发现可以追溯到20世纪70年代末80年代初，当时石英晶体的研究者通过电子显微镜观察到了一些有着五角或十边形对称的结构，但其结构却不遵循晶格对称性规律。
这些结构在当时被称为“假晶体”或“错误晶体”，直到1984年，丹尼斯·格拉迪赛夫和保罗·施泰因哈特在对一种金银合金的研究中发现了具有五角对称性的结构，他们将其命名为“准晶体”，并详细描述了其结构和性质。
二、准晶体的结构和性质准晶体的结构既不是完全有序的晶体结构，也不是完全无序的非晶体结构，而是介于两者之间的部分有序的结构。
准晶体的结构特点是具有非常复杂和多样性，它包含了晶体和非晶体中常见的一些几何元素，如孔隙、晶胞、聚集体等。
准晶体的结构有时还会出现五角对称、十边形对称或其他非晶体无法呈现的对称性。
这种特殊的结构赋予了准晶体独特的物理和化学性质。
准晶体具有许多独特的性质，例如低摩擦系数、低导热系数、高抗腐蚀性、高硬度等。
这些性质使得准晶体在材料科学和工程领域具有广泛的应用前景。
三、准晶体的应用1.复合材料领域：准晶体可以被用作增强材料的填充剂，提高复合材料的力学性能。
它的高硬度和高抗腐蚀性使其成为一种理想的增强材料。
2.表面涂层技术：准晶体可以通过物理气相沉积、磁控溅射等技术制备成涂层，提高材料的表面硬度和抗磨损性能。
3.催化剂和储氢材料：准晶体也可以作为催化剂的载体，提高催化剂的效率和稳定性。
此外，准晶体内部的孔隙结构可以用来储存氢气，有望应用于氢能源储存领域。
4.电子器件领域：准晶体具有比晶体更低的导热系数，可用于制备热导率较低的电子器件，降低热电偶效应。
此外，准晶体还在纳米技术、强化材料的设计等领域有着广泛的应用前景。
准晶简介-精品文档
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准晶的未来展望
准晶的未来展望
• 准晶是一种特殊的固体物质，其结构表现出长程有序但缺乏 平移对称性的特点。自从准晶被发现以来，其独特的物理性 质和潜在的应用价值一直吸引着科学家的关注。为了进一步 推动准晶领域的发展，我们有必要对准晶的未来展望进行探 讨。
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• 准晶是一种特殊的固体物质，它们具有长程有序的结构，但缺 乏平移对称性。这意味着准晶呈现出一种介于晶体和非晶体之 间的特性。下面将详细介绍准晶的形成机制、发现历程以及在 自然界和实验室的分布。
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准晶的研究与应用
准晶的科学研究
晶体结构研究
准晶作为一种非周期性晶体，其独特的晶体结构一直是科学研究的重点。通过 对准晶的结构进行深入的研究，有助于我们更好地理解晶体生长的规律和机制 。
耐腐蚀材料
准晶具有良好的耐腐蚀性，可应用于 化工、海洋工程等领域。在恶劣环境 下，准晶材料能够保持较好的稳定性 和耐腐蚀性。
准晶在其他领域的应用前景
生物医学领域
准晶材料在生物医学领域具有潜 在的应用价值。其生物相容性和 独特的物理性质有望用于药物载 体、生物成像等方面。
光学领域
准晶具有独特的光学性质，如非 线性光学效应。这些性质使得准 晶在光学器件、光子晶体等领域 具有一定的应用前景。
物理性质研究
准晶表现出许多独特的物理性质，如导电性、热传导性、光学性质等。这些性 质与准晶的结构密切相关，通过对这些性质的研究，可以进一步揭示准晶的内 在特性。
准晶在材料科学中的应用
超硬材料
准晶具有高的硬度和耐磨性，可以作 为超硬材料应用于切削工具、轴承等 领域。其优异的力学性能可以提高工 具的使用寿命和性能。
准晶简介
准晶体的研究及其进展
六、总结
1、准晶是一种特殊结构的晶体，原子的排列没有周期性， 但是长程有序，因此在TEM和XRD中都表现出明锐的亮点 但是长程有序，因此在TEM和XRD中都表现出明锐的亮点 或者峰。很多人认为准晶是介于晶体和非晶的一种物质， 因此XRD的峰应该比较宽，这个想法是错的，高质量的准 因此XRD的峰应该比较宽，这个想法是错的，高质量的准 晶单晶的峰很窄，跟Silicon差不多。准晶单晶看起来也 晶单晶的峰很窄，跟Silicon差不多。准晶单晶看起来也 跟普通的晶体没有什么区别，断面跟silicon晶体的断面类 跟普通的晶体没有什么区别，断面跟silicon晶体的断面类 似，非常的亮。 2、准晶的结构非常复杂，很难通过常规的方法解析。准 晶没有周期性，所以没有晶胞的概念，从另一个角度也可 以说准晶的晶胞是无穷大的。 3、准晶有稳定的也有亚稳态的。
三、准晶的结构模型
3、三维准晶模型-三维彭罗斯拼砌模型 、三维准晶模型美国物理学家D.Levine等进一步研究了三维彭罗斯拼图 美国物理学家D.Levine等进一步研究了三维彭罗斯拼图 和它的衍射花样。
四、准晶体的性能及应用
（一）准晶的性能 1、密度：准晶的密度比经过退火后得到的相同成分晶态相的密度约 低2%。 2%。 2、导电性：电阻率高、负的温度系数（温度升高电阻率反而升高）、 样品质量越差电阻率越低、很强的各向异性。 3、导热性：低导热率、负温度系数，接近陶瓷的隔热性能，与普通 合金截然不同。 4、磁性能：至今没有发现准晶所独有的磁性能。 5、力学性能：室温下与普通金属化合物类似，硬而脆。准晶的硬度 与陶瓷相仿，远高于高强铝合金，而韧性较低，脆性较大，是陶瓷的 4倍。 6、摩擦性能：准晶薄膜具有较好的耐磨性。 7、表面抗氧化及不粘性。 8、储氢特性。 9、弥散强化特性。