准晶纳米晶非晶和液晶结构
什么是纳米晶？非晶是如何制备的？
什么是纳米晶？非晶是如何制备的？
一、什幺是纳米晶？
首先要知道什幺是非晶。
金属在制备的过程中，从液态到固态是个自然冷却慢慢凝固的过程。
这个过程中原子会自行重新有规则的排列，这时形成的结构就是晶体，实际上是多晶的结构。
如果在它的凝固过程中，用一个超快的冷却速度冷却，这个时候原子在杂乱无序的状态，还来不及重新排列就会瞬间被冻结，这时候形成的结构就是非晶态。
纳米晶是在非晶态的基础上，通过特殊的热处理，让它形成晶核并长大，但要控制晶粒大小在纳米级别，不要形成完全的晶体，这时形成的结构就是纳米晶。
二、非晶是如何制备的？
非晶的制备过程原理非常简单，就是将母合金融化后，通过喷嘴包喷射在一个高速旋转的冷却辊上，瞬间冷却形成像纸一样薄薄的带子，但是整个工艺实现起来难度非常大，它有几个特点：
高温，液态合金的温度基本在1400℃~1500℃，瞬间凝固到接近室温，需要极高的冷却速度，冷却速度达到了每秒百万度的级别。
5 非晶态与取向态,液晶态与织态结构
1
Perpendicular orientation (chain
orient perpendicular to the fiber
-1/2
axis)
Partial orientation
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-1/2~1
cos2
1/3 1 0
54o44’ 0o 90o
37
取向度的测量方法
声速法 (Sound velocity method)
橡胶的弹性理论和溶液的流体力学性能
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3
局部有序模型: Yeh等
认为非晶聚合物中具有3~10nm范围的局 部有序性。
SANS测量的分子尺寸一般大于10nm, 而对小 于10nm的区域不敏感
密度比完全无序模型计算的要高 某些聚合物结晶速度极快 TEM直接观察的结果
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对于结晶过程: G c H c T S c0
负值
上式成立有两种方法: (1) 降低 S c
Sc Sc Sa
Sc Sc
Sc
So Sa
从取向态结晶
Sc Sc So
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35
Q: 怎样保证纤维既有较高的强度又有 较好的弹性?
一次拉伸
热定形
二次拉伸
晶态聚合物的取向，除了非晶区中可能发生链段或整 链取向之外，还可能有微晶的取向。组成球晶的片品 发生倾斜、滑移、取向、分离，最后形成取向的折叠 链片状晶体或完全伸直链的晶体。
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27
而就球晶而言， 拉伸过程使球晶 从变形直至形成 微原纤结构(球晶 内所有片晶以其 长周期方向几乎 平行于形变方向 排列。
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21
BC段：达到C1*后，体系开始
准晶体的概念
准晶体的概念
准晶体（quasicrystal）亦称为“准晶”或“拟晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构。
具有与晶体相似的长程有序的原子排列，但是准晶体不具备晶体的平移对称性。
因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
准晶体的发现，是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。
”然而，1987年，法国和日本科学家成功地在实验室中制造出了准晶体结构;2009年，科学家们在俄罗斯东部哈泰尔卡湖获取的矿物样本中发现了天然准晶体的“芳踪”，这种名为icosahedrite(取自正二十面体)的新矿物质由铝、铜和铁组成；瑞典一家公司也在一种耐用性最强的钢中发现了准晶体，这种钢被用于剃须刀片和眼科手术用的手术针中。
金属材料的非晶态与纳米晶态
金属材料的非晶态与纳米晶态金属材料是工业生产中最重要的材料之一，其特殊性能和优异的物理力学性能已经被广泛应用于各个领域。
随着人们对材料性能的要求越来越高，金属材料的非晶态和纳米晶态也逐渐引起人们的关注。
本文将探讨金属材料的非晶态和纳米晶态的概念、制备方法以及应用前景。
一、非晶态金属材料非晶态金属材料是一种具有非晶结构的材料，其原子排列没有规则的长程周期性。
它的金属原子是以一种无序排列的方式分布于空间中的，因此称为“非晶态”。
它是介于晶态和液态之间的一种结构状态。
一般来说，非晶态材料由高温下迅速冷却而成，这个过程被称为快速凝固或淬火。
这种材料的熔点相对较高，可以达到晶态材料的熔点，但其热膨胀系数小，机械性能优异，导电性能良好。
因此，在很多领域都具有广泛的应用前景。
制备非晶态金属材料的方法有很多种，比如快速凝固法、气冷快速凝固法、感应熔化法、电子束辐照法等等。
其中，最常用的就是快速凝固法，这种方法可以制备出大面积、高稳定性的非晶态金属材料，并且可以制备出很多种不同的金属和合金。
例如，Fe-Si、Fe-Co、Fe-Ni-Cr、Zr-Cu-Ni-Al等合金都可以用快速凝固法制备。
另外，非晶态金属材料的制备技术也在不断发展和改进中。
例如，现在已经出现了一种叫做“烷基辅助快速凝固法”的新方法，该方法利用烷基分子作为快速凝固材料，可以获得非常高的凝固速度和均匀度，从而获得更好的非晶态金属材料。
二、纳米晶态金属材料纳米晶态金属材料是一种由纳米晶组成的材料，其晶粒尺寸一般小于100纳米，因此也被称为“纳米材料”。
这种材料相比于普通金属材料具有更好的力学性能、电学性能、热学性能和光学性能等等，可能成为未来各种领域的重要材料。
目前制备纳米晶态金属材料的方法有很多种，包括机械碾磨、高温球磨、溶液化学合成、气相合成等等。
其中，机械碾磨和高温球磨是比较常用的制备方法。
这两种方法可以通过机械剪切和冲击力对金属粉末进行加工，形成纳米晶态金属材料。
单晶,多晶,非晶,微晶,无定形,准晶
要理解这几个概念，首先要理解晶体概念，以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚！自然界中物质的存在状态有三种：气态、液态、固态固体又可分为两种存在形式：晶体和非晶体晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体；晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点：均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性：晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点：晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。
规则外形：理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
对晶体的研究，固体物理学家从成健角度分为离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分，有七大晶系，十四种布拉菲点阵，230种空间群，用拓扑学，群论知识去研究理解。
可参考《晶体学中的对称群》一书（郭可信，王仁卉著）。
与晶体对应的，原子或分子无规则排列，无周期性无对称性的固体叫非晶，如玻璃，非晶碳。
一般，无定型就是非晶英语叫amorphous，也有人叫glass(玻璃态）.晶粒是另外一个概念，搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示，注意与Particle是有区别的。
有了晶粒，那么晶粒大小（晶粒度），均匀程度，各个晶粒的取向关系都是很重要的组织（组织简单说就是指固体微观形貌特征）参数。
对于大多数的金属材料，晶粒越细，材料性能（力学性能）越好，好比面团，颗粒粗的面团肯定不好成型，容易断裂。
所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
科学总是喜欢极端，看得越远的镜子叫望远镜；看得越细的镜子叫显微镜。
2021学年高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第4节几类其他聚集状态的物质课件鲁科版选修3
第4节 几类其他聚集状态的物质
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1.了解非晶体、液晶、等离子体、纳米材料的构造特征及特殊性质。 2.了解上述聚集状态物质的实际用途和作用。
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根底知识导学
一、非晶体、液晶 1.非晶体 (1)概念 内部原子或分子呈现 杂乱无章的分布状态的固体。 (2)非晶体与晶体的区别 晶体和非晶体的本质区别在于物质内部的微粒能否有序地 规那么排列。
6.据报道科研人员应用计算机模拟出构造类似C60的物质N60。： ①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定构 造； ②N—N键的键能为167 kJ·m分o子l－1。请答复以下问题： 高 (1)N60分子组成的晶体N6为0、__N_2_均__形__成晶分体子，晶其体熔，、且沸N点60的比相N2对__分__子__质(填量“高〞 或大“低、〞分)子，间原作因用是力__大__，__故__熔__、__沸__点__高___________________________ 解__析____N__60_、__N__2形___成__的__晶__体__均__为__分__子__晶__体__，。因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶体 中分子的范德华力比N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。
B.既不是微观粒子，也不是宏观物质
C.是原子排列成的纳米数量级原子团
D.是长程无序的一种晶体构造
解析 纳米材料的根本构成微粒的尺度只需至少一维处于纳米级，A不正确；
纳米材料短程有序而长程无序，D正确；
纳米材料的根本构成微粒处于纳米数量级，既不是微观粒子，也不是宏观物
质，B、C正确。
解析答案
例4 以下关于等离子体的表达中，错误的选项D是(
纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释
纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁芯作为电子器件中的重要组成部分，其性能对设备的工作稳定性和效率起着至关重要的作用。
在磁芯的不断研发和改良过程中，纳米晶磁芯和非晶磁芯成为了研究的热点。
纳米晶磁芯是一种由纳米级晶粒组成的磁性材料，其在磁性能、导磁性和饱和磁感应强度方面具有显著的优势。
相比于传统的晶体磁芯，纳米晶磁芯具有更高的饱和磁感应强度、更低的磁导率和较小的矫顽力损耗。
这些特点使得纳米晶磁芯在高频应用领域具有广阔的市场前景，尤其适用于电力电子设备、通信设备以及电动车等领域。
非晶磁芯是一种非晶态材料，其具有无定形的结构特点。
相比于晶态材料，在非晶磁芯中，原子的排列更加无规律，形成了非晶态结构。
非晶磁芯具有低的矫顽力损耗、高的导磁性能和较高的饱和磁感应强度，尤其适用于高频应用。
目前，非晶磁芯广泛应用于变压器、电感器、磁存储器以及电力传输和变换装置等领域。
本篇文章将对纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用进行详细阐述，并对两者进行对比分析。
同时，还将展望纳米晶磁芯和非晶磁芯在未来的发展趋势和应用前景。
通过深入了解纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用，我们可以更好地理解它们对电子器件性能的影响，以及它们在各个领域中的潜在应用价值。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了纳米晶磁芯和非晶磁芯的研究背景和意义，并介绍了本文的目的和结构。
正文部分主要分为纳米晶磁芯和非晶磁芯两个小节。
在纳米晶磁芯小节中，将详细介绍纳米晶磁芯的特点和应用。
特点方面，将分析其磁性能、热稳定性、晶粒尺寸等方面的优势。
应用方面，将介绍纳米晶磁芯在电力系统、电子设备等领域的具体应用情况。
在非晶磁芯小节中，将详细介绍非晶磁芯的特点和应用。
特点方面，将分析其饱和磁化强度、磁导率、磁滞损耗等方面的特点。
应用方面，将介绍非晶磁芯在变压器、电感器等领域的具体应用情况。
结论部分将对比纳米晶磁芯和非晶磁芯的优势与劣势，总结各自的适用范围和特点。
第2讲 晶态与非晶态
萤石的八面体解理块
⑵许多晶体，如石英，不能破碎成几何 多面体。 ⑶最小的平行六面体并不是“分子”。
惠更斯：认为晶体中质点的有序排列导 致晶体具有一定的多面体外形。
布拉维（A.Bravais） 推导出32种对称型和14种空间格子，提 出晶体结构的空间格子理论。 劳埃(Max Von Laue)，德国科学家。
⑹定熔性 指晶体具有固定熔点的性质。
熔 点 熔 点
t 非晶质体的加热曲线 非晶质体的加热曲线 晶体的加热曲线 晶体的加热曲线
t t
原子堆积与晶体中的缺陷 实际的晶体可以看作一些一定尺寸的硬球的堆积： 尺寸大的原子或离子尽量靠近，为了使自由能最小，它们作最紧 密堆积(ccp或hcp)；在形成密堆积时，还有四面体空位和八面体 空位，小尺寸原子或离子就进入这些空位 金属结构大部分由等原子半径的金属元素面心密积或六方密堆积 化合物中通常由离子半径大的离子作密堆积，半径小的离子占空位
传导电子、空穴、极化子、陷阱 杂质、空位、位错
√
晶体的许多性质因缺陷改变，控制缺陷可以控制晶体的性能
点缺陷(零维缺陷)：填隙原子、空位、杂质和空位对等
Frenkel
Schottky
纯度：99％， 99.9％， 99.99％， 99.999％， 99.9999％ 铁 ＋ 碳 ZnS ＋ 10－4 钢 ％ (原子)AgCl 45号钢（0.45％ C）
NaC1晶体的抗拉强度的异向性 （单位：g/mm2）
⑶均一性 同一晶体任何部位的物理性质和化学组 成均相同。 如何理解晶体异向性和均一性的统一？
⑷对称性 所有的晶体都是对称的。晶体的对称 不但表现在外形上，其内部构造和物 理性质也是对称的。 ⑸稳定性 在相同的热力学条件下，晶体与同种成 分的非晶质体、液体、气体相比，以晶 体最为稳定。
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准晶纳米晶非晶和液晶结构
首先是准晶结构，准晶是指具有部分有序和部分无序排列的结构。
与晶体相比，准晶的原子排列稍微有一些规则性，但并不具备完全规则的晶体结构。
准晶具有特定的旋转对称性，常见的准晶有五重轴对称结构、十重轴对称结构等。
准晶具有比纯随机无序结构更多的规则性，具备一些晶体的性质，如有一些可预测的物理性质。
其次是纳米晶结构，纳米晶是指晶体的晶粒尺寸在纳米级别范围内的材料。
晶体的晶粒尺寸在纳米级别时，由于晶界面面积相对较大，可以导致材料的物理、化学性质发生显著变化。
与传统晶体相比，纳米晶材料具有更高的韧性、更优异的力学性能和更高的强度。
纳米晶结构的材料还具有较高的表面能，有助于提高催化活性和电化学性能。
第三是非晶结构，非晶是指材料缺乏长程有序结构，具有完全无序的原子或分子排列。
非晶结构没有明确的晶格，无法通过传统的晶体学方法来描述。
非晶材料在玻璃、金属合金和一些塑料中广泛存在。
非晶材料具有高硬度、高抗磨损性、良好的抗腐蚀性能和优异的电学性能。
非晶结构的材料还具有较好的弹性形变能力和高温稳定性。
最后是液晶结构，液晶是介于固体和液体之间的新型物质状态。
液晶材料在较低的温度下表现出有序排列的液体行为，同时又具备晶体的一些性质。
液晶的分子在空间中呈现出有序排列的特点，可以形成不同的液晶相，如向列型液晶、扭曲向列型液晶等。
液晶材料具有响应外界电场和温度的特性，在显示技术和光电器件等领域有广泛应用。
总之，准晶、纳米晶、非晶和液晶结构是材料科学中常见的四种晶体结构。
每种结构具有独特的原子或分子排列方式和特性，对材料的性质和
应用有着重要的影响。
通过研究和利用这些不同的结构，可以设计和制造出具有特定性能和功能的材料。