准晶非晶液晶单晶
2-7非晶和准晶、纳米晶态固体结构
同色顶点相接
格点旳 排列无 周期性， 但到处 具有5次 对称性
准晶构造类型
a.一维准晶 在一种取向是准周期性而其他两个取向
是周期性，存在于二十面体或十面体与结晶 相之间发生相互转变旳中间状态。
b.二维准晶 由准周期有序旳原子层周期地堆垛而构成，
是将准晶态和晶态旳构造特征结合在一起。 存在8、10 和 12 次对称
1.准晶态旳构造
准晶是准周期晶体旳简称，它是一种无平 移周期性但有位置序旳晶体。
有无方法能够铺砌成具有五重对称性旳 无空隙地面？
面积之比为 1.618：1
具有5次 对称轴
1974年penrose提出利用两种夹角分别为72、 72、144、72 和 36、72、36、216度旳四边 形能够将平面铺满.相当于将一种菱形切开成上 述两个四边形。这种图形具有5次对称性。
旳固体材料。
(1)各向同性；
（2）介稳性 有析晶（晶化）旳倾向； （3）熔融态向玻璃态转化旳过程是可逆旳与 渐变旳；
（4）无固定旳熔点；
(5)熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质 随温度变化旳连续性。
2、玻璃旳形成条件
A：玻璃形成旳动力学条件
硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐等无机熔体或一定成 份旳合金只有冷凝速度不小于一定旳临界速度 才干转变为玻璃。
金属键物质，在熔融时失去联络较弱旳电子， 以正离子状态存在。金属键无方向性并在金属晶 格内出现最高配位数（12），原子相遇构成晶格 旳几率最大，最不易形成玻璃。
纯粹共价键化合物多为分子构造。在分子内 部，由共价键连接，分子间是无方向性旳范德华 力。一般在冷却过程中质点易进入点阵而构成份 子晶格。
所以以上三种键型都不易形成玻璃。
c.二十面体准晶
准晶和液晶ppt
准晶是亚稳相，退火过程中会转变为晶态结构；但准晶是 稳定结构，不会自发转变为晶相结构。
24
准晶的结构特点
• 准晶态的结构：
• 长程取向有序，而长程周期性不存在； • 取向有序具有晶体周期性点群所不允许的点群对称性，沿取向序对称
轴的方向具有准周期性，即原子的排布间距是两个或两个以上不可公
约的特征长度，并按特定序列排布。 准晶体的结构特点：
• 我国著名科学家郭可信院士，在过渡族金属合金中也独立地发现了五 次对称电子衍射图，他的学生还先后发现了二维八次对称准晶和十二 次对称准晶，并在国际上首次生长出毫米级的十次稳定准晶单晶。郭 可信院士的研究团队因发现五次对称及Ti2Ni准晶获得1987年国家自然 科学一等奖，他的四位学生也因为相关研究先后荣获第一和第二届吴 健雄物理奖。准晶的发现，创造了中国科学的一个奇迹，被认为是真 正达到国际水平的一项研究，这个项目的研究培养 “培养”了四位中 国科学院院士（叶恒强、李方华、张殿林和张泽）。
• 1987年首先在急冷下获得Cr5Ni3Si2和V15Ni10Si准晶合金，具有8次对称 22 轴。
三维准晶
在一个较小的原子(Mn)周围凝聚12个 较大原子(Al)，形成具有15个二次轴、10 个三次轴和6个五次轴的正十二面体壳层。 自由能可以达到最低，可以存在于自然界。
•用2种不同的菱形六面体， 按拼凑规则可以不留空隙的铺满空间 空间具有局域的二十面体取向的对称性。
• 基于二维的Penrose拼砌，Steinhardt研究三维空间，他发 现利用三基矢夹角分别为63.43°和116.57°的两种菱形 六面体（如下图所示），可以构造出三维的Penrose准周 期结构 。 • 它们拥有完全相同的旋转对称性（六个5次轴、十个3次 轴和十五个2次轴），由于它们都包含传统晶体理论所不 允许的5次轴，晶体学家认为这些对称结构不过是数学游 戏。
晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别
要理解这几个概念，首先要理解晶体概念，以及晶粒概念.我想学固体物理地或者金属材料地都会对这些概念很清楚！自然界中物质地存在状态有三种：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地具有规则地几何外形地固体；晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复地排列.晶体共同特点：均匀性：晶体内部各个部分地宏观性质是相同地.各向异性：晶体种不同地方向上具有不同地物理性质.固定熔点：晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样地温度.规则外形：理想环境中生长地晶体应为凸多边形.对称性：晶体地理想外形和晶体内部结构都具有特定地对称性.对晶体地研究，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，种空间群，用拓扑学，群论知识去研究理解.可参考《晶体学中地对称群》一书（郭可信，王仁卉著）.与晶体对应地，原子或分子无规则排列，无周期性无对称性地固体叫非晶，如玻璃，非晶碳.一般，无定型就是非晶英语叫，也有人叫(玻璃态）.晶粒是另外一个概念，搞材料地人对这个最熟了.首先提出这个概念地是凝固理论.从液态转变为固态地过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒地成核长大.晶粒内分子、原子都是有规则地排列地，所以一个晶粒就是单晶.多个晶粒，每个晶粒地大小和形状不同,而且取向也是凌乱地,没有明显地外形,也不表现各向异性,是多晶.英文晶粒用表示，注意与是有区别地.有了晶粒，那么晶粒大小（晶粒度），均匀程度，各个晶粒地取向关系都是很重要地组织（组织简单说就是指固体微观形貌特征）参数.对于大多数地金属材料，晶粒越细，材料性能（力学性能）越好，好比面团，颗粒粗地面团肯定不好成型，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，看得越远地镜子叫望远镜；看得越细地镜子叫显微镜.晶粒度也是这样地，很小地晶粒度我们喜欢，很大地我们也喜欢.最初，显微镜倍数还不是很高地时候，能看到微米级地时候，觉得晶粒小地微米数量是非常小地了，而且这个时候材料地力学性能特别好.人们习惯把这种小尺度晶粒叫微晶.然而科学总是发展地，有一天人们发现如果晶粒度在小呢，材料性能变得不可思议了，什么量子效应，隧道效应，超延展性等等很多小尺寸效应都出来了，这就是现在很热地，热得不得了地纳米，晶粒度在之间地晶粒我们叫纳米晶.个人收集整理勿做商业用途再说说非晶，非晶是无规则排列，无周期无对称特征，原子排列无序，没有一定地晶格常数，描叙结构特点地只有径向分布函数，这是个统计地量.我们不知道具体确定地晶格常数，我们总可以知道面间距地统计分布情况吧.非晶有很多诱人地特性，所以也有一帮子人在成天做非晶，尤其是作大块地金属非晶.因为它地应力应变曲线很特别.前面说了，从液态到到固态有个成核长大地过程，我不让他成核呢，直接到固态，得到非晶，这需要很快地冷却速度.所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度，一方面在不断寻找新地合金配方，因为不同地合金配方有不同地非晶形成能力，通常有参数表征，叫玻璃化温度.非晶没有晶粒，也就没有晶界一说.也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成. 那么另一方面，我让他成核，不让他长大呢，不就成了纳米晶.人们都说，强扭地瓜不甜，既然都是抑制成核长大，那么从热力学上看，很多非晶，纳米晶应该不是稳态相.所以你作出非晶、纳米晶了，人们自然会问你热稳定性如何.后来，又有一个牛人叫卢柯，本来他是搞非晶地，读研究生地时候他还一直想把非晶地结构搞清楚呢（牛人就是牛人，选题这么牛，非晶地结构现在人们还不是很清楚）.他想既然我把非晶做出来了，为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢，纳米晶热啊，耶，这也是一种方法，叫非晶晶化法.既然晶界是一种缺陷，缺陷当然会影响材料性能，好坏先不管他，但是总不好控制.如果我把整个一个材料做成一个晶粒，也就是单晶，会是什么样子呢，人们发现单晶确实会有多晶非晶不同地性能，各向异性，谁都知道啊.当然还有其他地特性.所以很多人也在天天捣鼓着，弄些单晶来.现在不得不说准晶.准晶体地发现，是世纪年代晶体学研究中地一次突破.这是我们做电镜地人地功劳.年底，等人宣布，他们在急冷凝固地合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性地合金相，在晶体学及相关地学术界引起了很大地震动.不久，这种无平移同期性但有位置序地晶体就被称为准晶体.后来，郭先生一看，哇，我们这里有很多这种东西啊，抓紧分析，马上写文章，那段金属固体原子像地多地不得了，基本上是这方面地内容.准晶因此也被称为“中国像”.个人收集整理勿做商业用途再说说孪晶，孪晶地英文叫，孪晶其实是金属塑性变形里地一个重要概念.孪生与滑移是两种基本地形变机制.从微观上看，晶体原子排列沿某一特定面镜像对称.那个面叫栾晶面.很多教科书有介绍.一般面心立方结构地金属材料，滑移系多，已发生滑移，但是特定条件下也有孪生.加上面心立方结构层错能高，不容易出现孪晶，曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好地文章.前两年，马恩就因为在铝里面发现了孪晶，发了篇呢.卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶，既提高了铜地强度，又保持了铜良好导电性（通常这是一对矛盾），也发了个.这年头很值钱啊.像一个穷山沟，出了个清华大学生一样.现在，从显微学上来看单晶，多晶，微晶，非晶，准晶，纳米晶，加上孪晶.单晶与多晶，一个晶粒就是单晶，多个晶粒就是多晶，没有晶粒就是非晶.单晶只有一套衍射斑点；多晶地话，取向不同会表现几套斑点，标定地时候，一套一套来，当然有可能有地斑点重合，通过多晶衍射地标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系.如果晶粒太小，可能会出现多晶衍射环.非晶衍射是非晶衍射环，这个环均匀连续，与多晶衍射环有区别.纳米晶，微晶是从晶粒度大小角度来说地，在大一点地晶粒，叫粗晶地.在从衍射上看，一般很难作纳米晶地单晶衍射，因为最小物镜光栏选区还是太大.有做地么，不知道这个可不可以.孪晶在衍射上地表现是很值得我们学习研究地，也最见标定衍射谱地功力，大家可以参照郭可信，叶恒强编地那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章.准晶，一般晶体不会有五次对称，只有，，，，次旋转对称（这个证明经常作为博士生入学考试题，呵呵）.所以看到衍射斑点是五次对称地，对称地啊，其他什么地，可能就是准晶.个人收集整理勿做商业用途。
单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别要理解这几个概念首先要理解...
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
既然晶界是一种缺陷，缺陷当然会影响材料性能，好坏先不管他，但是总不好控制。如果我把整个一个材料做成一个晶粒，也就是单晶，会是什么样子呢，人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能，各向异性，谁都知道啊。当然还有其他的特性。所以很多人也在天天捣鼓着，弄些单晶来。
现在不得不说准晶。准晶体的发现，是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。这是我们做电镜的人的功劳。1984年底，D.Shechtman等人宣布，他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相，在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久，这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。后来，郭先生一看，哇，我们这里有很多这种东西啊，抓紧分析，马上写文章，那段金属固体原子像的APL,PRL多的不得了，基本上是这方面的内容。准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。
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）.
现在，从显微学上来看单晶，多晶，微晶，非晶，准晶，纳米晶，加上孪晶。单晶与多晶，一个晶粒就是单晶，多个晶粒就是多晶，没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点；多晶的话，取向不同会表现几套斑点，标定的时候，一套一套来，当然有可能有的斑点重合，通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小，可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环，这个环均匀连续，与多晶衍射环有区别。
单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别
单晶多晶非晶微晶无定形准晶的区别单晶，多晶，非晶，微晶，无定形，准晶的区别要理解这几个概念，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，十四种布拉维点阵，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。
单晶,多晶,微晶,非晶,准晶,纳米晶,孪晶
什么样的物质能够制造成非晶呢？从理论上说，任何物质只要它的液体冷却足够快，原子来不及整齐排列就凝固，那么原子在液态时的混乱排列被迅速冻结，就可以形成非晶（联想非晶薄膜的形成）。
但是，不同的物质形成非晶所需要的冷却速度大不相同。例如，普通的玻璃只要慢慢冷却下来，得到的玻璃就是非晶态的。而单一的金属则需要每秒高达一亿度以上的冷却速度才能形成非晶态。由于目前工艺水平的限制，实际生产中难以达到如此高的冷却速度，也就是说，普通的单一的金属难以从生产上制成非晶。
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：晶体中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：
单晶衍射仪的作用主要是测单晶样品的结构，对于已知结构可以进行精修，对于未知结构可以鉴定结构。
多晶衍射用于物相鉴定的原理与单晶衍射仪不同，它主要依据的是一个称为PDF文件的物相数据库，通过查找这个库中与样品衍射谱相同的物相来鉴定某个物相是否存在，因此，鉴定的必须是已知物相。这个库的来源主要通过单晶衍射来鉴定结构，如果没有这个数据库，多晶衍射一般就不能进行物相的鉴定。当然也可以进行指标化，但困难多了。
其他问题
请教：多晶衍射仪与单晶衍射仪
一般大家讲的衍射仪就是多晶衍射仪，需要的样品是多晶体。主要用于鉴定多相样品中的物相，以及定量相分析应力以及晶粒大小，有些多晶衍射仪上还配一些附件如织构仪，用于测量织构，高/低温台，用于测量样品在不同温度下的物相变化，这是一种原位测量。也有小角散射台，应力附件，微区分析等。
单晶多晶非晶微晶纳米晶准晶孪晶概念剖析
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（此处指一般物质，未包括“第四态”等离子体——成锡注）。
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：晶体中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amo rphou s，也有人叫gl ass(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G rain表示，注意与Par ticle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。
准晶纳米晶非晶和液晶结构
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。
准晶
4，准晶的概念现在不仅仅在合金中，科学家们已经人工合成出了一些高分子的准晶，如liquid quasicrystal, 最近一些做合成的人又合成了一些纳米粒子，这些纳米粒子能够自组装成具有准晶结构的纳米结构。准晶的结构还为设计新型的材料提供了思路，比如光子准晶。
5，目前对于准晶的研究有几个方向。首先，是新型准晶的发现，尤其是稳定的二元准晶；其次，大尺寸准晶单晶的制备，这个是很多物理性质、表面性质研究的基础，因为准晶的组分严格，单晶生长的窗口小，所以做起来比较困难；第三，准晶的结构解析方法的建立；第四；也是很重要的，准晶物理性质的研究和控制，准晶有很多很好的物理性质，但是很难应用，如果能有效的调控这些物理性质，对开发准晶的应用将有很好的指导意义；第五；准晶的表面结构和性质，准晶一些优良的表面性质与其表面结构有着紧密的联系，但是对准晶表面结构的了解还不够，并且准晶作为一种准周期结构的衬底，在上面生长具有准周期结构的薄膜或者纳米结构在物理研究上也是很有意义的。
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。准晶的结构解析在实验上存在很多的困难，通过电子衍射和X射线衍射的方法可以得到大概的结构，但是很难确定不同元素原子的位置。An Pang Tsai发现的Cd-Yb准晶是一个特例，因为里面只有2中元素，大大的简化了结构解析，经过多年的努力An Pang Tsai跟他的合作者最终把Cd-Yb准晶的结构成功的解析出来，从而使得Cd-Yb准晶成为第一个结构清楚的准晶，为研究准晶的物理性质和表面性质等提供了理论基础。准晶结构的数学表述，通常在高维空间中通过切割投影的方法实行。
3，准晶有稳定的也有亚稳态的。很多通过甩带的方法制备的准晶是亚稳态的，包括最早发现的Al-Mn准晶。后来An Pang Tsai等人发现了大量的稳定态准晶，这些准晶可以生长成毫米或者厘米尺寸的单晶，其中最有代表性的就是Al-Fe-Cu, Al-Ni-Co, Al-Pd-Mn，以及Cd-Yb和Ag-In-Yb准晶是一种特殊结构的晶体（注意它是一种晶体），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晶体的断面类似，非常的亮。看一下我发表在Journal of crystal Growth上面的Growth of large single-grain quasicrystals in the Ag–In–Yb system by Bridgman method 估计有些印象。
晶体非晶准晶在结构上的异同
晶体非晶准晶在结构上的异同晶体、非晶体和准晶体是固体材料中常见的三种结构形态。
晶体是由周期性排列的原子、离子或分子组成的，具有明确的晶格结构和长程有序性。
非晶体则是由无序排列的原子、离子或分子组成的，缺乏明确的晶格结构和长程有序性。
而准晶体则是介于晶体和非晶体之间的结构形态，具有部分有序性。
在结构上，晶体、非晶体和准晶体存在着一些明显的异同。
首先，晶体具有明确的晶格结构，原子、离子或分子按照规则的方式排列，并且在空间中具有周期性的重复性。
而非晶体则没有明确的晶格结构，原子、离子或分子的排列是无序的。
准晶体则介于两者之间，具有部分长程有序性，但不完全具备晶体的周期性重复结构。
因此，晶体和非晶体在结构上存在着明显的差异。
晶体具有明确的晶体面和晶体轴方向。
晶体面是晶体中原子、离子或分子排列的平面，晶体轴方向则是晶体中原子、离子或分子排列的方向。
这种有序的结构使得晶体具有一些特殊的物理性质，如各向异性和晶体光学效应。
而非晶体由于无序排列的结构，没有明确的晶体面和晶体轴方向。
准晶体在结构上介于两者之间，具有部分的晶体面和晶体轴方向。
晶体和准晶体在结构上还存在着类似的周期性重复性。
晶体的周期性重复结构使得其具有一些特殊的物理和化学性质，如特定的热膨胀性、热导率和电导率。
准晶体虽然没有完全的周期性重复结构，但其部分有序性使得其具有一些类似晶体的性质。
而非晶体由于无序排列的结构，缺乏周期性重复性，因此其物理和化学性质与晶体和准晶体有很大的差异。
总的来说，晶体、非晶体和准晶体在结构上存在着明显的异同。
晶体具有明确的晶格结构和周期性重复性，而非晶体则是无序排列的结构，缺乏明确的晶格结构和周期性重复性。
准晶体则介于两者之间，具有部分有序性。
这些结构上的差异导致晶体、非晶体和准晶体具有不同的物理和化学性质。
因此，对于材料科学和固体物理领域的研究来说，深入理解晶体、非晶体和准晶体的结构特点具有重要意义。
准晶、非晶、纳米晶、粗晶、液晶的结构、性能、制备技术及应用(一)
辽宁工程技术大学
材料科学最新进展
题目准晶、非晶、纳米晶、粗晶、液晶
的结构、性能、制备技术及应用指导教师吕宝臣博士
院（系、部）材料科学与工程学院
专业班级材料07-1班
学号0708010108
姓名关媛媛
日期2010年10月17日
教务处印制
目录
前言 (1)
1准晶 (2)
1.1准晶的结构 (2)
1.2准晶的性能 (2)
1.3准晶的制备技术 (2)
1.4准晶的应用 (3)
2非晶 (3)
2.1非晶的结构 (4)
2.2非晶的性能 (4)
2.3非晶的制备技术 (4)
2.4非晶的应用 (5)
3纳米晶 (6)
3.1纳米晶的结构 (6)
3.2纳米晶的性能 (6)
3.3纳米晶的制备技术 (7)
3.4纳米晶的应用 (7)
4粗晶 (8)
4.1粗晶的结构 (8)
4.2粗晶的性能 (8)
4.3粗晶的制备技术 (8)
4.4粗晶的应用 (9)
5液晶 (10)
5.1液晶的结构 (10)
5.2液晶的性能 (10)
5.3液晶的制备技术 (11)
5.4液晶的应用 (12)
致谢 (13)
参考文献 (14)。
准晶、纳米晶、非晶和液晶结构
（2）无规则网络学说
学说要点： a:形成玻璃的物质与相应的晶体类似，形成相似的 三维空间网络。
b:这种网络是由离子多面体通过桥氧相连，向三维 空间无规律的发展而构筑起来的。
c:电荷高的网络形成离子位于多面体中心，半径大 的变性离子，在网络空隙中统计分布，对于每一个变 价离子则有一定的配位数。
离子键化合物在熔融状态以单独离子存在， 流动性很大，凝固时靠静电引力迅速组成晶格。 离子键作用范围大，又无方向性，且离子键化合 物具有较高的配位数（6、8），离子相遇组成晶 格的几率较高，很难形成玻璃。
金属键物质，在熔融时失去联系较弱的电子， 以正离子状态存在。金属键无方向性并在金属晶 格内出现最高配位数（12），原子相遇组成晶格 的几率最大，最不易形成玻璃。
折射率等
第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等
Tg ：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻 璃出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可 以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力， 所以也称退火温度上限。
Tf ：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态 典型性质的温度。相当于粘度109dPa·S，也是 玻璃可拉成丝的最低温度。
二是双辊法，此法也生产带状制品。与单辊法不同的 是，液体状金属喷射到两辊间隙处，进行双面冷却和 压延。
三是水中拉丝法。金属玻璃丝有独特的用途，但难以 用上述的辊面冷却方法制作，故常用水中拉丝法制作， 即把液体金属连续注入冷却水中，直接获得金属玻璃 丝。
此外，晶体材料在高能辐照或机械驱动作用下 也会发生非晶转变。
准晶体目前的应用包括耐磨涂层、不黏涂层、 热阻涂层(引擎绝热)、高效热电转换、聚合物 母体合成、选择性太阳能吸收和储氢等，主要 有铝系合金准晶体、Ti(zr)基准晶二大体系。
晶体非晶准晶在结构上的异同
晶体非晶准晶在结构上的异同
晶体、非晶体和准晶体是固体材料中常见的三种结构形态。
它们在
结构上有着明显的异同，下面将分别进行介绍。
一、晶体
晶体是由原子、离子或分子按照一定的规律排列而成的固体材料。
晶
体的结构具有高度的有序性和周期性，其内部原子排列呈现出一定的
对称性。
晶体的结构可以用晶格和基元来描述，晶格是指晶体中原子、离子或分子排列的空间周期性结构，基元是指晶格中最小的重复单元。
晶体的结构可以通过X射线衍射等方法进行表征。
二、非晶体
非晶体是由原子、离子或分子无规则排列而成的固体材料。
非晶体的
结构缺乏周期性，其内部原子排列呈现出无序性。
非晶体的结构可以
用连续分布函数来描述，连续分布函数是指非晶体中原子、离子或分
子的位置分布函数。
非晶体的结构可以通过透射电镜等方法进行表征。
三、准晶体
准晶体是介于晶体和非晶体之间的一种结构形态。
准晶体的结构具有
一定的周期性，但是其周期性不如晶体那么完美，同时也存在着一定
的无序性。
准晶体的结构可以用准晶体晶格和准晶体基元来描述，准
晶体晶格是指准晶体中原子、离子或分子排列的空间周期性结构，准
晶体基元是指准晶体中最小的重复单元。
准晶体的结构可以通过透射
电镜等方法进行表征。
总的来说，晶体、非晶体和准晶体在结构上有着明显的异同。
晶体具
有高度的有序性和周期性，非晶体缺乏周期性，准晶体介于两者之间。
三者的结构可以用不同的方法进行表征，这些方法也反映了它们的结
构特点。
单晶、多晶、非晶、准晶、微晶的区别
单晶、多晶、非晶、微晶、无定形、准晶的区别何在？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。
2-3 准晶、非晶和液晶
2-3 准晶、非晶和液晶
物质的其它聚集形态
准晶体、非晶体、液晶、等离子体、玻色-爱 因斯坦凝聚等
2018/10/24
2
晶体：周期性、对称性
？
1.准晶体
1984年中国、美国、法国和以色列（schechman，1982）等国 家的学者几乎同时在淬冷合金中发现了存在有5次对称轴，确证这 些合金相是具有长程定向有序，而没有周期平移有序的一种封闭 的正20面体相，并称之为准晶体。
(2) 按结构分类：
① 近晶相液晶(smectic) 位置有序，取向有序 形式：棒状分子的有序排列 引起的层状结构——层型液晶
② 向列相液晶(nematic) 杆状分子广泛的平行排列，沿纵向容易移动
分子取向有序，位置无序
S (3cos 1)
1 2 2
序参数
偏光显微镜照片 (线形缺陷)
③ 胆甾相液晶(cholesteric)
(1) 电光效应的应用
在液晶盒上加电压后，电场使液晶分子轴 旋转，最后与弹性力达到平衡
TN: Twisted Nematic，扭曲向列
扭曲向列型(TN)液晶
液晶光开关工作原理示意图
入射的自然 光 偏振片P1
扭曲排列 的液晶分 子具有光 波导效应
光波导已 被电场拉 伸
偏振片P2
出 射 光
(2) 热敏效应的应用
2.1 非晶态合金的结构特征
非晶态合金与晶态合金最大的区别在于长程无序。 晶态合金只要了解一个晶胞中原子的排布，由于周期 性，固体中所有原子的排布都知道了。而非晶态合金结构 特点为短程有序、长程无序，即某一个第一近邻、第二近
邻原子是有固定排列的，而更远的原子是无序的。从X射线
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结构特点性能应用制备法准晶概念随着材料技术的发展，出现了一类结构不符合晶体的对称条件，但呈一定的周期性有序排列新的原子聚集状态的固体，这种状态被称为准晶态，此固体称为准晶。
结构既不同于晶体，也不同于非晶态，原子分布不具有平移对称性，但仍有一定的规则，且呈长程的取向性有序分布，可认为是一种准周期性排列。
一位准晶：原子有二维是周期分布的，一维是准晶周期分布。
一维准晶模型————菲博纳奇（fibonacci）序列其序列以L→L+S S →L(L,S分别代表长短两段线段）的规律增长，若以L为起始项，则会发现学列中L可以成双或成单出现，而S只能成单出现，序列的任意项均为前两项之和，相邻的比值逐渐逼近i，当n →∞时，i=（1+√5）/2二维准晶：一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。
二维空间的彭罗斯拼图由内角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成，能够无缝隙无交叠地排满二维平面。
这种拼图没有平移对称性，但是具有长程的有序结构，并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。
三维准晶：原子在三维上的都是准周期分布包括二十面体准晶，立方准晶。
性能准晶室温下表现为硬而脆，韧性较低，准晶材料密度低于其晶态时的密度，比热容比晶态大。
准晶大多由金属元素构成，由金属元素形成的晶体，他们的导电性是人所共知的，金属晶体这些导电性质相比，准晶体一般具有较大的电阻，当温度不太高是，准晶的电阻随温度的增加而减少，实验发现，准晶的导电性随样品质量的改善而降低。
其电阻率甚高，电阻温度系数甚小，电阻随温度的变化规律也各不相同。
应用准晶材料的性能特点是较高的硬度，低摩擦系数，不粘性，耐腐，耐热和耐磨等，但是准经材料的本质脆性大大限制了其应用，目前准经材料的应用主要作为表面改性材料或者作为增强相弥散分布与结构材料中，准经材料在表面改性材料中的应用将准晶材料以涂层，耐热，耐磨，低的摩察系数，耐腐，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。
此外准晶作为结构材料增强相、作为时效强化相，准晶相、准晶纳米颗粒增强al基合金，准晶颗粒增强复合材料的应用也非常广泛。
准经材料在储氢材料，半导体材料和热值发点材料等方面有良好的应用前景。
制备快速凝固：1 ，急冷凝固：是通过各种急速冷却的方法冷却合金液，金属相在合金液冷却过程中来不及形核和长大，使合金由液态直接转变为非晶态或准静态图12。
深过冷：是通过各种有效的净化方法，最大限度的避免或消除熔体壁和熔体中异质形核作用，即从热力学方面抑制晶体相的形成，使合金液获得在常规凝固条件下难以达到的过冷度而实现快速凝固。
3，高温熔淬：利用高压使合金熔体在高压下以较低的冷却速度就能获得一些非经和准晶。
单晶材料科学是人类文明大厦的基石，在现代技术中, 晶体材料更占有举足轻重的地位. 人类对固态物质的理解在很大程度上以单晶材料为基础，所以晶体在物质结构研究中也具有特殊重要性.结构整个晶体是一个完整的单一结构，即结晶体内部的微粒在三维空间呈高度有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。
特点单晶就是长程和短程都有序的结构，而多晶是短程有序，长程无序的结构。
在晶体衍射仪，单晶的衍射点是独立清晰的，多晶的衍射点连在一起。
单晶的齐整程度远远高于多晶性能晶体的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与X光波长相当, 能够对X光产生衍射:解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。
最小内能：成型晶体的内能最小。
晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。
应用电子信息行业的应用，电子工业元器件的制造，能源方面，光学领域，装饰等领域硅单晶：太阳能电池的主要材料。
砷化镓（GaAs)单晶：工作器件的主要材料钻探的钻头。
石英单晶：优异的光学性能，被广泛用作各种光学透镜、棱境、偏振片和滤波片、数码相机器件等。
摻钕的石榴石单晶（Nd:YAG)：称为“激光晶体”，作为固体激光器的工作介质。
图1 图11掺钕钇铝石榴石（Nd:Y AG）单晶体掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）单晶体制备法举例从溶液中生长单晶降温法基本原理:利用物质具有较大的正溶解度温度系数，在晶体生长的过程中逐渐降低温度，使析出的溶质不断在晶体上生长。
适用：溶解度和温度系数都较大的物质。
生长装置：水浴育晶器。
1—育晶杆，2—晶体----为使溶液温度均匀并使生长中的各个晶面在过饱和溶液中能得到均匀的溶质供应要求晶体对溶液体相对运动(最好是杂乱无章的运动)．转动需要定时换向、即用以下程序进行控制：正转一停一反转一停一正转．3---转动密封装置：在降温法生长晶体的过程中，不再补充溶液或溶质．因此整个育晶器在生长过程中必须严格密封，以防溶剂蒸发和外界污染．6---控温器：必须严格控制温度，并按一定程序降温．研究表明，微小的温度波动就足以在生长的晶体中，造成某些不均匀区域．为提高晶体生长的完整性，要求控温精度尽可能高(目前已达 0.001 0C)。
8---育晶器：增加温度的稳定性，育晶器的容量都比较大(大型育晶器一般为50一80立升)，并将其置于水浴中或加上保温层．4—加热器，10---水槽：育晶装置的加热方式有浸没式加热、外部加热和辐射加热等几种．对以水为介质的控温装置，通常采用浸没式加热器，由于水浴热容量大，着搅拌充分，其温度波动性小．为进一步提高控温精度，减少生长糟的温度波动，还设计了双浴槽的育晶装置，可基本消除室温的波动对晶体生长的影响影响。
能满足培育高完整性单晶的需要。
纳米晶纳米晶是指晶粒尺寸在纳米级的多晶体.由于晶粒极细,大量的原子位于晶粒之间的界面上.这种独特的结构特征使纳米晶体成为不同于普通多晶体和非晶态合金的一种新型材料,其界面成了一种不可忽视的结构组元其晶态合金的晶粒度可达到纳米量级也称为纳米晶.用MA方法制备纳米晶具有方便、简单、且合金成分范围广的优点已成为一种新兴的材料制备工艺非晶我们知道，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。
特征（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）性质：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；非晶材料的应用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。
非晶纳米晶带材的典型性能及主要应用领域制备1离心法将少量合金装入一个底部有小孔的石英管内，用高频感应炉或管式炉使之熔化后，随即将石英管降至一个高速旋转的圆筒中，并用高压气体迫使熔体从小孔流出，喷到圆筒内壁。
缓缓提升石英管，可得到螺旋状的非晶条带。
特点：冷却速率一般（106℃/s）、材料表面精度高，材料取出难（离心力使得与壁面结合紧密）离心法示意图2压延法又“双辊法”，熔化的金属从石英管底部的小孔喷射到一对高速旋转、导热良好、表面光滑的辊子之间。
该方法工艺要求苛刻：a. 射流稳定，要有一定长度b. 射流方向要准确c. 流量与辊子转数要相配合d. 辊子材料要硬度好、耐蚀、导热性好双辊法示意图液晶概念处于液晶态这种状态下的物质称为液晶，其主要特征是在一定程度上类似于晶体，分子呈有序排列；另一方面类似于各向同性的液体，有一定流动性。
如果将这类液晶分子连接成大分子，或者将他们连接到一个聚合物的骨架上，并且设法保持其液晶特征，我们称这类物质为高分子液晶或聚合物液晶。
图图图1 2结构根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。
液晶结构示意图1近晶型分子以长轴相互平行排列，处于二维层片中，片间可以相互滑动。
近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一类，因此得名。
液晶4 44近晶型液晶中分子排列示意图4 442向列型分子间相互保持近晶平行，但重心位置无序，一维取向。
现在在市场上的手机大多使用三种类型的彩屏技术：STN、TFT和UFB。
向列型液晶中分子排列示意图 5 553胆甾型分子近晶型排列，分层堆积，层间可以相互滑动，上下层相对扭转，螺旋面结构。
胆甾型液晶中分子排列示意图 6 66特性1、取向方向的高拉伸强度和高模量绝大多数商业化液晶高分子产品都具有这一特性。
与柔性链高分子比较，分子主链或侧链带有介晶基元的液晶高分子，最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向。
2、突出的耐热性由于液晶高分子的介晶基元大多由芳环构成，其耐热性相对比较突出。
如Xydar的熔点为421℃，空气中的分解温度达到560℃，其热变形温度也可达350℃，明显高于绝大多数塑料。
3、很低的热膨胀系数由于具有高的取向序，液晶高分子在其流动方向的膨胀系数要比普通工程塑料低一个数量级，达到一般金属的水平，甚至出现负值。
4、优异的阻燃性液晶高分子分子链由大量芳环构成，除了含有酰肼键的纤维而外，都特别难以燃烧，燃烧后产生炭化，表示聚合物耐燃烧性指标——极限氧指数(LOI)相当高。
应用电子电器领域：接线板连接器，磁带录象机部件、传感器护套和制动器材。
汽车和机械工业领域：汽车发动机内各种零部件，特殊的耐热、隔热部件和精密机械、仪器零件。
航空航天领域：L CP由于具有耐各种辐射以及脱气性极低，人造卫星的电子部件，而不会污染或干扰卫星中的电子装置，还可模塑成飞机内部的各种零件。
制备以芳香族聚酰胺为例这类高分子液晶是最早开发成功并付诸于应用的一类高分子液晶材料,有较多品种,其中最重要的是聚对苯酰胺(PBA)和聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA).1)聚对苯酰胺的合成PBA的合成有两条路线:一条是从对氨基苯甲酸出发,经过酰氯化和成盐反应,然后缩聚反应形成PBA,聚合以甲酰胺为溶剂.用这种方法制得的PBA溶液可直接用于纺丝.另一条路线是对氨基苯甲酸在磷酸三苯酯和吡啶催化下的直接缩聚.其中,二甲基乙酰胺(DMA)为溶剂,LiCl为增溶剂.这条路线合成的产品不能直接用于纺丝,必须经过沉淀,分离,洗涤,干燥后,再用甲酰胺配成纺丝液.PBA属于向列型液晶.用它纺成的纤维称为B纤维,具有很高的强度,可用作轮胎帘子线等.。