准晶体简介

准晶的组成和结构
组成：从组成上看，至今发现的准晶绝大多数由金属
组成
结构：从结构上看，准晶长程有序，但是并无平移对
称性。介于玻璃（短程有序，长程无序）和晶体（长程 有序，且具有平移对称性）之间。
金属玻璃
金属准晶体
金属晶体
天然准晶矿物
准晶体立体模型
准晶体原子结构模型
准晶体平面堆砌图
彭罗斯贴砖图
准晶材料的应用
准晶材料具有高硬度、低摩擦系数、低表面能、低传热性、 不粘性、耐蚀耐热和耐磨等特点。可应用为表面改性材料，以及 作为增强相弥散分布于结构材料中。
在实际生活中，因为准晶材料具有耐蚀耐磨等特点，可用于不 粘锅表面更抗腐。
航空航天工业中，科学家们正研究用准晶体材料来替代传统隔 热材料。
太阳热能工业中，准晶体因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）还被用作太阳 能工业薄膜材料。
谢赫特曼发现的Al-Mn合金准晶体 合成制备
含Mn、Fe、Cr 10-14%的Al金属熔体急冷，一步 转化为介稳的固体 生成过程包括成核和长大两个过程，随着准晶相 的形成，发生两相隔离，界面扩散速度10-2m/s, 生成时间10-4s.
Shechtman D, Blech I, Gratias D, et al. Metallic phase with longrange orientational order and no translational symmetry[J]. Physical Review Letters, 1984, 53(20): 1951.
准晶体材料还可以作为结构材料增强相的应用，储氢材料、 半导体材料以及热致发电材料等。
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谢赫特曼发现的Al-Mn合金准晶体
结构模型图
谢赫特曼发现的Al-Mn合金准晶体 稳定性
在300℃中保温6h和在350℃中保温1h都不发生 晶化 在400℃保温1h晶化为稳定的Al6Mn晶相 准晶相为典型的介稳相
准晶体的分类
根据三维物理空间中材料呈现准周期性的维数划分
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划分 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
分形学图形
准晶体的性质
电性能
与金属的导电性质相比，准晶体一般电阻较大 温度不太高时，其电阻随温度的升高而减小 准晶的导电性随质量的改善反而降低
热性能
导热系数K很小，且与温度密切相关 实验观察准晶的热性能有明显的各向异性
磁性能
霍尔系数为负值，绝对值比金属大两个数量级 随温度的变化可能改变方向
准晶体简介
组员 肖嵘君 赵 见 赵海林
2011年诺贝尔化学奖
准晶体的发现
达尼埃尔· 谢赫特曼
一种准晶体结构
准晶体发现历程
理想的晶体 是由原子在三维空间以一定的对称
性周期有序地堆积而成。具有5重来自百度文库称轴的平面连 二维平面空间都无法完全填充，在三维空间就更 不可能存在了。
准晶体发现历程
1982年4月8日，41岁的谢赫特曼在美国霍普金斯大学 从事研究工作，发现“准晶体”结构 由于“准晶体”结构打破了传统晶体结构必须具有重复 性这一黄金法则，谢赫特曼被赶出研究团队 鲍林在国际会议上当着上千人说：“谢赫特曼简直是一 派胡言。不可能存在什么准晶体，只有准科学家 1987年，法、日科学家成功地在实验室中制造出了大 到足以被X射线观察到的准晶体结构，证实了谢赫特曼 的发现。 瑞典皇家科学院表示，他的发现“彻底改变了化学家们 对固体物质的看法”。