第二章晶态和非晶态材料的特性
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。
晶态及非晶态材料的热力学性质研究
晶态及非晶态材料的热力学性质研究材料科学是一门研究材料的性质及其应用的学科，其中的热力学性质是不可忽视的重要方面。
在材料界，晶态与非晶态材料的热力学性质也是备受研究的课题。
本文将深入探讨晶态及非晶态材料的热力学性质，分析它们的特点和趋势。
晶态材料的热力学性质晶态材料是指分子内部存在有序排列结构的材料。
晶态材料的热力学性质是指材料在温度、压力和其他条件下对热能转换和物质转移的规律性。
其中最重要的性质是热容量和热传导性。
热容量是指物质在吸收或释放热量时，所需要的热量的大小。
晶态材料的热容量通常是通过恒压比热和恒容比热计算得出的。
恒压比热是在恒压条件下物质吸收或释放热量时，所需要的热量与热漏的温差的比率。
恒容比热则是在恒容条件下计算热容量，它是指在物质的体积不变的情况下，所需吸收或释放热量的大小与温差之比。
晶态材料的热容量通常与其晶体结构、原子间作用力和组成有关。
热传导性是指物质在热传导中所表现出的性质。
晶态材料的热传导性通常是指沿晶体方向传导热量的能力。
热传导性是通过热导率来度量的，它表示单位时间内通过单位面积的热量传导的量。
晶态材料的热导率通常与温度、晶体结构、物质的组成和物质间作用力等因素有关。
非晶态材料的热力学性质非晶态材料是指分子在冷却过程中没有固定有序的排列结构形成的材料。
与晶态材料相比，非晶态材料具有更高的熵和更低的自由能。
因此，非晶态材料的热力学性质也表现出与晶态材料不同的特点。
非晶态材料的热容量通常比晶态材料更高，这是因为非晶态材料的分子间距离更接近，导致分子振动时受到的阻力更大。
同时，非晶态材料的热导率通常比晶态材料低。
这是因为非晶态材料的分子排列没有规律，导致热能传输受到了影响。
此外，非晶态材料的热膨胀系数也一般比晶态材料大。
非晶态材料虽然有着独特的热力学性质，但随着人们对非晶态材料的研究不断深入，许多新的结果也不断涌现。
例如，一项研究表明，随着非晶态材料中晶态区域的增加，其热容量和热导率也会随之增加。
[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1
![[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1](https://img.taocdn.com/s3/m/0465fff1b14e852458fb57d8.png)
碱土金属、铜、银、铊、及稀土元素等可以插入到 WO3结构中，形成MδWO3
2.3 液晶材料
液晶
介于晶体和液体之间的物质状态
晶体
各向异性液体液晶
液体-各向同性
像晶体，具有长程有序，某些性能呈现各向异性 像液体，具有流动性，不能承受应切力
思考
液晶是不是晶体？
液晶与塑晶
物质状态
物质一般存在三态，固态、液态和气态 但有些物质比较复杂，介于固液两者之间
2. 扭曲向列（TN）液晶显示器 用于数字显示及低电路驱动的简单字符——信息容量小
3. 超扭曲向列（STN）液晶显示器 掌上微机——扫描线大，视角较好，对比度好
4. 薄膜晶体管（TFT）液晶显示器 笔记本电脑、投影屏幕——相应时间、对比度、亮度、 可视角度大幅提高好
1995年以前，TFT-LCD仅用于高档摄像机、掌上游戏机等 ，价格昂贵，分辨率仅为320×200 1995年，尺寸达到300mm×400mm，分辨率800×600
有兴趣的同学自学
2.3 非整比化合物晶体
定义
组成中各类原子的相对数目不能用几个小 的整数比表示的化合物
分类
1.某种原子过多或短缺
Zn1+δO—n型半导体:1000K时将ZnO在Zn蒸汽中加热 TiO1+δ—导电氧化物:不同氧蒸气压中加热TiO， TiO0.82-TiO1.18
用途
半导体、颜料、磁性材料、氧化还原催化剂、 蓄电池电极材料等
原因
晶体由晶胞周期排列而成，微观上 性能不均匀，但宏观上不能表现此 不连续性
各向异性
表现
某些性质随观察方向的不同而不同： 如力学性能，光学性能、热传导等 不同方向上，原子的排列、取向各 有不同
第二章晶态与非晶态材料的特性
第二章晶态与非晶态材料的特性引言：材料是构成各种物质的基本组成单位，不同种类的材料在原子结构和物理特性上存在显著的差异。
本章将介绍晶态和非晶态材料的特性，包括结构、力学特性、热学特性、电学特性以及光学特性等方面。
一、晶态材料的特性：1.结构特性：晶态材料具有有序的原子排列，呈现出规则的晶格结构。
晶格结构可以通过X射线衍射和电子衍射等实验方法进行表征，其结果常用晶胞参数和晶面指数表示。
2.力学特性：晶态材料在外力作用下存在明确的弹性行为，其力学性能可以通过弹性模量、屈服强度和断裂韧性等指标来评估。
不同晶向的材料在力学特性上表现出明显的各向异性。
3.热学特性：晶态材料的热导率和热膨胀系数常随着温度的变化而变化。
晶态材料的热导率和热膨胀系数通常沿不同的晶向显示出很大的差异。
4.电学特性：晶态材料具有离散的能带结构，其导电性质主要与能带结构和载流子特性有关。
电学特性可以通过电导率、介电常数和磁导率等参数来表征。
5.光学特性：晶态材料对光的传播和相互作用表现出明显的各向异性。
晶态材料的光学特性主要包括折射率、吸收系数和散射等。
二、非晶态材料的特性：非晶态材料的原子排列呈现出无序的状态，缺乏长程的周期性结构。
由于缺乏晶格结构，非晶态材料具有一些与晶态材料不同的特性。
1.结构特性：非晶态材料的原子排列没有明确的规则，其结构可以通过X射线衍射和中子衍射等方法进行分析。
非晶态材料的结构通常表现为短程有序和中程有序的特点。
2.力学特性：非晶态材料的力学性能表现出明显的非线性行为。
非晶态材料的硬度和断裂韧性较低，但延展性和形变能力较好。
3.热学特性：非晶态材料的热导率通常较低，但热膨胀系数较高。
非晶态材料的热导率和热膨胀系数随温度变化较小。
4.电学特性：非晶态材料通常表现出低电导率和较高的电阻率。
其导电性主要受原子之间的无规则排列和有序排列之间的相互作用影响。
5.光学特性：非晶态材料的光学特性与晶态材料有较大的区别。
材料科学基础第2章
晶胞示意图
晶胞大小和形状表示方法
晶胞大小和形状表示方法为：
晶胞的棱边长度ａ、ｂ、ｃ（称为点阵常数、晶格常 数(lattice constants/parameters))； 棱边的夹角为α、β、γ（称为晶轴间夹角）。 选取晶胞的原则： 1、应反映出点阵的高度对称性 2、棱和角相等的数目最多 3、棱边夹角为直角时，直角数目最多 4、晶胞体积最小
晶面指数（hkil）其中i=-（h+k）
晶向指数 [uvtw] 其中t=-（u+v）
六方晶系按两种晶轴系所得的晶面指数和晶向 指数可相互转化：
六方晶系的晶向（面）指数示意图
六方晶系的一些晶向（面）指数
4.晶带
晶带——所有平行或相交于同一直线的晶面构成一个 晶带，此直线称为晶带轴。属此晶带的晶面称为共 带面。 晶带定理：同一晶带上晶带轴[uvw]和晶带面（hkl） 之间存在以下关系：hu+kv+lw=0 通过晶带定理可以求晶向指数或晶面指数。 a) 求两不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2）的晶 带轴。 b) 求两个不平行的晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]所决定 的晶面。
面心立方八面体间隙面心立方Biblioteka 面体间隙面心立方四面体间隙
面心立方四面体间隙
面心立方原子堆垛顺序
面心立方晶体的 ABCABC 顺序密堆结构
2.体心立方晶格(特征）
原子排列:晶胞八个顶角和晶胞体心各有一个原子 点阵参数:a=b=c，α=β=γ=90º 晶胞中原子数:n=8×1/8＋1=2个 3 原子半径: 4R 3a, R a
三种典型金属晶体结构刚球模型
三种典型金属晶体结构晶胞原子数
原子半径与晶格常数
三种典型金属晶格密排面的堆垛方式
固体物理习题详解
故 =
（2）由于GaAs的空间点阵为面心立方结构，故其固体物理学原胞基矢为：
其倒格子基矢为:
(3）密勒指数为（110）晶面族的面间距为：
（4）根据倒格子矢的性质可知，密勒指数为（110）和（111）晶面法向方向间的夹角即为倒格子矢 和 之间的夹角,设为 ,则有：
＝
19。如图1。37所示，设二维正三角形晶格相邻原子间距为a，试求：
(1)正格子基矢和倒格子基矢;
(2)画出第一布里渊区,并求出第一布里渊区的内接圆半径。
解：(1)取该二维正三角形晶格中任意相邻的两边为基矢,并使 的方向和 的方向相同，于是有:
那么有：
（2)根据第一布里渊区的定义，可作图如下所示：
上图中的阴影部分即为第一布里渊区,且由图中可以求出第一布里渊区的内接圆半径为:
6
体心立方
8
氯化铯型结构
8
简立方
6
金刚石型结构
4
11。利用刚球密堆模型,求证球可能占据的最大体积与总体积之比为
（1）简单立方 ；(2）体心立方 ;（3)面心立方
（4）六角密积 ；(5)金刚石 。
解:(1)在简立方的结晶学原胞中，设原子半径为 ，则原胞的晶体学常数 ,则简立方的致密度（即球可能占据的最大体积与总体积之比）为:
解：倒格子的实际意义是由倒格子组成的空间实际上是状态空间（波矢K空间），在晶体的X射线衍射照片上的斑点实际上就是倒格子所对应的点子。
设一种晶体的正格基矢为 、 、 ,根据倒格子基矢的定义：
式中 是晶格原胞的体积，即 ,由此可以唯一地确定相应的倒格子空间.同样，反过来由倒格矢也可唯一地确定正格矢。所以一种晶体的正格矢和相应的倒格矢有一一对应的关系.
（2）在体心立方的结晶学原胞中,设原子半径为 ，则原胞的晶体学常数 ，则体心立方的致密度为:
固体材料中的非晶态与晶态及其结构分析
固体材料中的非晶态与晶态及其结构分析随着材料科学技术的不断发展和进步，人们对于固体材料的研究也不断深入。
在固体材料中，非晶态和晶态是两种基本的结构类型。
非晶态材料的结构之所以不规则和无序，是因为其分子、原子或离子是以无序排列方式组成的，没有明显的晶体结构。
而晶态材料则是由严格重复出现的周期性结构组成。
那么，如何理解材料的非晶态与晶态结构，并进行相应的分析呢？一、非晶态材料的特点及结构非晶态材料是指无法通过常规的晶体结构观察或确定的结构类型。
当非晶态材料被制备时，它们的分子或原子被随机地分布在材料中，形成类似于“玻璃”的无序结构。
这种结构特点决定了非晶态材料与晶态材料有很多不同之处。
首先，非晶态材料的物性表现出不同于晶态材料的奇异特性。
它们常常具有很高的玻璃转变温度、强烈的非弹性变形以及高的柔韧性。
其次，非晶态材料的制备条件必须非常精细和独特，必须保持材料的柔性和平衡状态。
与此同时，非晶态材料的对称性是低的，其结构可以近似看作是一种随机玻璃状结构。
最后，非晶态材料的结构需要通过一系列原位和外场检测手段来分析和确定。
二、晶态材料的特点及结构晶态材料的结构是由一些离子、原子或分子按照精密的规律排列组合而成的。
在晶体中，正交解析法是最常用的方法，即将晶体零件订定在正交坐标轴上，采用三角函数的形式来描绘晶体结构的周期性和对称性。
晶体中存在着大量的大分子晶体，尽管它们的结构不同，但单晶结构中任意两个分子之间的距离都是确定的，而且这种距离还是个固定的模式或者称之为晶格。
晶体的特点主要表现在其成分中，即晶体许多成分均有严格规律排布。
晶体的正交解析法已成为晶体结构分析的基础方法。
此外，晶体对于外场的外力干扰远比非晶态材料更高，这表明晶体是更加有序的材料。
最后，在晶体的制备条件下，晶体材料的对称性被更好地保持，这有助于坚固的晶格结构的稳定性。
三、非晶态材料和晶态材料之间的比较尽管非晶态材料和晶态材料是不同的材料类型，但它们之间存在一些相同之处。
材料化学第二章晶态和非晶态材料的特性
普通玻璃——
大规模生产的平板玻璃、器皿玻璃、电真空器件玻璃等；
特种玻璃—— SiO2含量在85%以上或55%以下的硅酸盐玻璃、非硅酸盐
氧化物玻璃（硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、铝酸 盐及氧氮玻璃、氧碳玻璃等） ； 非氧化物玻璃（卤化物、氮化物、硫化物、硫卤化物、 金属玻璃等）以及光学纤维等。
不同的物质，其清亮点的高低和熔点至清亮点之间的
温度范围是不同的。
（2）溶致性液晶：是依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度
范围形成的液晶态物质。
除了这两类液晶物质外，人们还发现了在外力场（压力、
流动场、电场、磁场和光场等）作用下形成的液晶。例
如聚乙烯在某一压力下可出现液晶态，是一种压致型液 晶。聚对苯二甲酰对氨基苯甲酰肼在施加流动场后可呈 现液晶态，因此属于流致型液晶。
向列相--纹影织构
粒状织构
滴状织构（两相共存时）
胆甾相--指纹状织构
平面织构
油状织构
近晶相--焦锥织构
扇形织构
多边形织构
取向时的条带织构
电取向后手性近晶相的条纹织构
蓝相织构
五、液晶显示技术
液晶显示器（liquid crystal display,简称LCD）：
驱动电压低——几伏 功耗极小——μW/cm2 黑白显示：向列相液晶，各向异性随电场变化； 彩色显示：彩色偏振薄膜
即指石英（SiO2）玻璃 SiO2玻璃结构模型：
连续无规网络模型——1932年由查哈里森（Zachariasen） 提出。认为在石英玻璃中，每个硅原子与周围4个氧原子形 成化学键，组成硅氧四面体[SiO4]，各个四面体之间又通过 共用顶点O而相互连接，形成三维延伸的无规则网络结构。 ���
微晶模型——1921年前苏联学者列别捷夫提出。该模型认
晶态与非晶态材料的结构特征探究
晶态与非晶态材料的结构特征探究材料科学是以材料为研究对象的一门交叉学科，材料的组织结构对材料的性能有着决定性的影响。
在材料科学中，晶态和非晶态材料是两种特别重要的材料类型，其结构特征各不相同，对于来自制备、应用、理论的各个角度的研究都有着非常重要的意义。
本文就将对晶态和非晶态材料的结构特征进行探究和分析，并从中看到材料世界的多样性。
一、晶态材料的结构特征晶态材料的结构是有规律的、有序排列的。
它的结构特征通常被描述为长程有序性，是由于其分子或原子间定向排列形成的可重复的、有序的结构。
晶体之所以拥有这种性质是因为它的原子或分子在形成晶体时按照一定的方式排列，而这种排列方式保证了晶体具有对称性。
1. 晶体的周期性结构晶体是由无限的周期性结构组成的，其基本单位被称为晶胞。
一个晶体中的许多晶胞是由相同的原子或分子构成的，每个晶胞都可以通过平移或旋转作为整体复制出来。
这种高度有序性的周期性结构使得晶体具有非常特殊的物理和化学性质。
2. 晶胞与晶格晶胞是晶体最小的重复单元，它是由一组原子或离子构成的。
晶胞可以用三个晶轴完成描述，晶轴的长度一般是不同的。
晶体的几何形状由晶胞的形状和尺寸决定。
晶胞的外壳由晶格点围成，晶格点是晶胞中最重要的点，一个晶胞中的所有晶格点和其他晶胞中的晶格点有相同的排列方式。
晶格是由所有晶格点构成的。
3. 晶向和晶面当一些球体在无规律的状态下静止时，会形成一个随机堆积状。
相反，晶体内的原子或分子按照特定方式有序分布，存在着排列方向，晶向和晶面对应着这种排列，它们是晶体的必要表征。
晶向是晶胞中一条与晶格点平行的直线，在晶胞中的位置有规律地重复出现。
晶面是晶胞中由多个晶向围成的平面，它也在晶体中有规律地重复出现。
晶向和晶面可以用Laue衍射和X射线衍射进行测定，这些测量技术使得我们能够确定一个晶体的结构。
二、非晶态材料的结构特征非晶态材料也叫做无定形材料，是指在凝固时没有晶体形成的材料，因此，它们的结构通常不具备规律性和周期性。
非晶态材料的物理和化学性质
非晶态材料的物理和化学性质非晶态材料是一类特殊的材料，其结构并不像晶态材料那样有序排列，而是一种无序的、非周期性的结构。
非晶态材料由于其独特的结构和性质，被广泛应用于许多领域，如电子、能源、航空航天和医疗等领域。
本文将从物理和化学两个方面介绍非晶态材料的性质。
物理性质1. 密度非晶态材料与晶态材料相比，其密度较高。
这主要是由于非晶态材料的原子间距较短，相邻原子距离较小导致的。
比如，非晶态金属玻璃（BMG）的密度通常比同种金属的晶态高5%至10%。
2. 基本磁性质非晶态材料的磁性质以及磁学行为的研究是材料物理学领域的研究热点。
非晶态材料中，由于原子之间的无序性，电子的自旋在空间分布上也呈现出无规律性分布，因此对磁性有着显著的影响。
例如，磁记忆合金等材料，使用在高灵敏度磁传感器中，能够反应非常细微的磁场变化。
3. 超导性质非晶态材料中存在一种二维超导现象，即由于层状结构中的原子无序排列，可以造成电子在横向进行导电的过程中，发生了一些特殊的效应。
这种超导性质的出现极大地改变了超导体研究的现状，不仅对物理学领域有很大的作用，还对制造医疗、能源学等领域具有重要的实际应用价值。
4. 弹性性质非晶态材料核心构造过程所产生的氧化、固化以及空气中的各类设计使其微观数量水平的结构和性质变得更为坚韧，耐用，兼具弹性特性。
对一些板和杆类制品而言，这种高弹性性能成为所以具有很强的优势。
化学性质1. 相对于晶体材料，更容易形成玻璃在材料工业生产中，有时需要一定形状和尺寸改变的材料，然而这些晶体材料生产出来之后不容易改变其尺寸或形状，这时就需要非晶态材料。
非晶态材料不像晶体材料那样有序排列，因此在其加热制造过程中，形成一定的好处。
特别是高分子塑料玻璃，尤其适合这种特殊性质，并成为制造玻璃器皿和仪器的首选材料。
2. 优异的表面活性和吸附性能非晶态材料在物理结构上具有许多规则性，其中一个最显着的特征是不对称性因素，例如吸附能和界面能等都常常有小而重要的变化。
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。
非晶态材料的特性和应用
非晶态材料的特性和应用非晶态材料（Amorphous Materials）是指结构松散、无定形的材料，常见的如玻璃、塑料等。
与晶态材料相比，非晶态材料在物理性质、热力学性质、力学性质等方面存在着明显的差异。
本文将主要阐述非晶态材料的特性和应用。
一、非晶态材料的特性1.结构无序非晶态材料的结构是无序的，与晶态材料不同。
在晶体中，原子排列有序，成为重复有序的元胞，表示出现明显的周期性。
而在非晶态材料中，原子对称性和周期性比较弱，原子位置随机且没有规律。
2.固态特性非晶态材料是固态，在特定温度和压力下，他们不会像气体和液体一样流动。
相较于晶态材料，非晶态材料可以具有更高的玻璃化转变温度和更高的软化温度。
这也是它在实际应用中的优秀表现之一。
3.凝固方式不同非晶态材料的形成与晶态材料存在着本质上的区别。
传统晶态材料的形成，需要通过凝固法来实现。
而非晶态材料的形成，则是通过快速的凝固方式实现的，如快速冷凝或蒸发，使得材料在固化时无法形成有序的晶体结构。
此外，非晶态材料的制备过程还需要更加严格的控制条件和先进材料处理技术。
二、非晶态材料的应用1.磁存储材料非晶态材料在磁存储技术中被广泛应用。
其在制造磁盘和其他磁学设备方面，具有优异的性能表现，尤其是在高频率下的响应。
磁盘等存储设备可以存储大量的数据，非晶态材料正是实现这一目标的关键所在。
2.太阳能电池材料非晶态材料在太阳能电池技术上也有重要应用。
由于其特殊的非晶态结构，非晶态材料具有很高的光捕获效率和较高的电子传导率，因此可以被制造成太阳能电池材料，用于收集和储存太阳能。
3.高性能合金材料非晶态材料也在一些领域表现出色，例如制造比传统合金材料更具有刚性和强度的高性能合金材料。
这种材料可以用于制造高性能工具和其他金属制品，其优越的性质可以显著提升产品的质量和性能。
4.医用材料非晶态材料在医学器械制造和医疗领域也有应用。
例如在种植手术中，医生可以使用非晶态材料作为种植物的覆盖，该材料可以与骨骼组织良好地结合在一起，具有良好的生物相容性和生物缓解性。
第二章 晶态和非晶态材料的特性
中心对称的点群 （Laue）点群 21个
非中心对称的点群
循环群 双面群
纯旋转操作点群 （11个）
循环群 循环群 双面群 循环群 双面群 循环群 双面群 循环群 双面群 立方群 立方群 立方群
二、晶体的点群和晶体的物理性质
晶体的点群是它的任意一种物理性质对称群 的子群。
一种晶体的任意一种性质的对称群必须包括该 晶体的点群的对称操作。
向列型液晶相
• 液晶分子只有一维有序：分子长轴彼此平行但分子重 心分布无序、不分层，分子可以自由流动，分子在空 间排列成线状，始终平行某一方向
• 向列型液晶流动性最大；对外界电磁、温度、应力变 化都很敏感，（目前显示器中应用最多的液晶材料）
胆甾型液晶相
在属于胆甾型液晶的物 质中，有许多是胆甾醇 的衍生物，因此得名。
2.2.2 Transformation
晶态
非晶态
J
2021年8月8日星期日11时8分22秒
17
晶态与非晶态之间的转变
• 非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非 晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固 体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性 更高的晶体状态。
• 通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下 来也可能得到非晶态。
高分子液晶: 高强度纤维，用于防弹衣， 高功能塑料等。
并非所有化合物都有液晶态
现已发现的有液晶特性的物质（主要是一些有机化 合物）有六七千种。
有液晶态的化合物条件：形状呈棒状，长约数
纳米，分子的长度约为宽度的4－8倍，分子量
为200～500 gmol-1的有机化合物才具有液晶态。
热致性液晶
液晶的类型（按成因分） 溶致性液晶
位置有序，方向无序 位置无序，方向有序
22 晶态材料和非晶态材料 - 科学网
2.2晶态材料和非晶态材料2.2.1晶态材料和非晶态材料的异同晶体广泛存在，并可以用各种偏离理想晶体的缺陷使其具有一定的性质，晶体材料是固体材料的核心。
非晶态材料指非结晶状态的材料，一般指以非晶态半导体和非晶体金属为主的普通低分子的非晶态固体材料，广义地，还包括玻璃、陶瓷以及非晶态聚合物。
晶态材料和非晶态材料都是真实的固体，其内部的原子都处于完全确定的平衡位置附近，并围绕平衡位置坐振动；都具有固体的基本属性，即宏观表现为连续刚体，不流动有确定的形状，体积不变动；具有弹性硬度，可反抗切应力。
两者的本质区别是晶态材料具有长程有序的点阵结构，其组成原子或基元处于一定格式空间排列的状态；非晶态材料只有在几个原子间距量级的短程范围内具有原子有序的状态，为短程有序。
2.2.2水泥和玻璃水泥、玻璃和陶瓷都属于传统的无极非金属材料。
它们都是以硅酸盐为主要成分的材料，也包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料。
由于化学结构的原因，它们大多具有耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀等特点。
1.水泥水泥是一类非常基础的建筑材料，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬而具有一定强度的石状体并能将散粒材料胶结成为整体。
硅酸盐水泥兴起于19世纪。
它的化学成分复杂，但主要的胶结成分是水化硅酸钙。
它是一种水硬性胶凝材料。
普通硅酸盐水泥强度高、能抗硫酸盐腐蚀、水化热，也可用于制备砂浆。
为了建筑需要，水泥可做成白色、黑色或其他各种颜色。
（1）水泥的优点：水泥具有以下优点，因此在土木工程领域得到广泛的应用。
水硬性、与钢筋粘结性好、耐久性、工艺简单、可塑性、低成本、多样性（2）水泥的分类水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。
通用水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合水泥专用水泥包括砌筑水泥、油井水泥特性水泥包括快硬水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥、中热水泥水泥按化学成份可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥。
第2章-晶态和非晶态材料的特性
但这些配位多面体有不同程度的变形
与多晶相比较，有一定的类似之处:
非晶态材料是由数目很多的，无规则取向的 小集团所组成，小集团内部的原子排列有序
与多晶相比较，也有不同之处:
这些粒子集团的尺度比多晶中的晶体微粒小得多。
2.5.2 玻璃——非晶态材料 玻璃——高温下熔融，冷却过程中黏度逐渐增
大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。
上述现象对不同玻璃，有一定普遍性。 400—600℃为玻璃的Tg、Tf温度。
研究钠硅二元玻璃的X－射线散射强度曲线：
1、未加热
2、618℃保温1小时
3、800℃保温10分钟 (670℃保温20小时)
sin /
27Na2O－73SiO2的x射线散射强度曲线
第一峰：是石英玻璃衍射的主峰与晶体 石英特征峰一致。 第二峰：是Na2O-SiO2玻璃的衍射主峰与 偏硅酸钠晶体的特征峰一致。
10.000 8.000 6.000 4.000 2.000
第一峰： Si－O 间距1.62 A0 面积4.3 第二峰： O－O 间距2.65 A0
第三峰： Si－Si
第四峰： O－O 第五峰： Si－Si
0 1 2 3 4 5 6
3.12 A0 4.15 A0 5.25 A0
在钠硅玻璃中，上述两个峰均同时出现。
SiO2的含量增加，第一峰明显，第二峰 减弱； Na2O含量增加，第二峰强度增加。
钠硅玻璃中同时存在方石英晶子 和偏硅酸钠晶子，而且随成分和制 结 论
备条件而变。提高温度或保温时间
延长衍射主峰清晰，强度增大，说 明晶子长大。但玻璃中方石英晶子 与方石英晶体相比有变形。
2. 非纯旋转群(含第II类操作的点群)：21个
(1)中心对称的点群（Laue点群）: 11个 可由11个纯旋转的、非中心对称的晶体学点 群在对称轴系的中心点加一对称中心而得。 (2)非中心对称非对映对称型：10个
2-1 第二章 凝聚态-晶态、非晶态
1
• • • • •
2.1晶态聚合物的结构 2.2非晶态聚合物结构 2.3 高分子液晶 2.4 聚合物的取向结构 2.5 多组分聚合物
2
教学内容：聚合物的各种凝聚态结构（晶 态、非晶态、液晶态、取向和织态结构）
教学目的：通过本章的学习全面掌握高分子链之间的 各种排列方式及由此而产生的各种凝聚态结构，弄清 高分子链结构条件和外部条件与凝聚态结构之间的关 系，了解各种凝聚态结构的表征和应用，初步建立凝 聚态结构与性能之间关系。 重点和难点：各种凝聚态结构（晶态、非晶态、液晶 态、取相态、高分子合金的织态）的结构特点、形成 条件和性能差异。
24
空间格子（空间点阵）
• 把组成晶体的质点抽象成为几何点，由这些等同的几 何点的集合所形成的格子，称为空间格子，也称空间 点阵。 • 点阵结构中，每个几何点代表的是具体内容，称为晶 体的结构单元。 • 所以，晶体结构=空间点阵+结构单元
晶体结构与点阵的关系
25
• 直线点阵——分布在同一直线上的点阵
a b c, a b g 90 0
a b c, a g 90 0 , b 90 0
a b c,a b g 90 0
28
晶面和晶面指数
晶格内所有格子点全部集中在相互平行的 等间距的平面群上，这些平面叫做晶面。 晶面与晶面之间的距离叫做晶面间距。
• 具有较大的侧基的高分子，为了减小空间阻碍， 降低位能，则必须采取旁式构象。 例如：全同PP， 聚邻甲基苯乙烯， 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA， 聚4-甲基-1-戊烯 ， 聚间甲基苯乙烯 等。
39
等规聚丙烯（IPP）
1．PP构象（螺旋构象H31） 2．晶系：单斜、六方、拟六方 3．晶胞俯视图（单斜）
材料化学知识点总结
7、晶体的对称性 在经过一定的操作之后其空间构型能够完全复原的
性质
8、X 射线光谱分析—已知波长，测定晶
体的点阵常数
衍射方向
结论:相邻两点阵点的原子间波程差为波长的整数
倍时才有衍射
即： 晶胞大小和形状——衍射方向——衍射点(线、
峰)的位置
衍射强度
结论:结构基元内的原子种类及位置决定衍射强度
即：晶胞内原子的种类和位置——衍射强度——衍
吸收系数、反射系数，
散射系数是主要因素
（2）提高透光性的措施：
提高材料纯度-降低杂质含量；掺加外加剂-减少气
孔；工艺措施-降低气孔率，使晶粒定向排列
9、界面反射与光泽
（1）镜反射与漫反射（与表面光洁度有关）
（2）光泽（与表面光洁度和折射率有关）
（3）颜色
10、不透明性和半透明性
（1）影响因素
镜反射光的分数（决定光泽）；漫反射的分数；
（2）
（3）
19、形成固溶体的缺陷反应 （1）等价置换
（2）不等价置换（空位机制）
（3）不等价置换（补偿机制）
（4）不等价置换（填隙机制）
第四章 热学性质 1、离子晶体可发射电磁波及具有红外吸收的原因 对于离子晶体，质点就是相应的正负离子，当异号 离子间的 相位相反时，便构成了一个电偶矩极子， 振动过程中偶极矩 是周期性变化的。此时会发射电 磁波，强度决定于振幅的大 小。室温时电磁波很微 弱，如果从外界辐射入相应频率的红 外光谱，则会 立即被晶体强烈吸收。所以离子具有很强的红 外光 吸收特性。 2、影响材料导热性能的因素 （1）金属材料热导率与电导率的关系 Wiedeman-Franz 定律 （2）温度对金属热导率的影响 纯金属温度升高，热导率下降，合金则相反。 （3）温度对无机非金属热导率的影响 低温区间内，随温度升高导热率升高， 常温区间，随温度升高降低。 （4）晶体结构的影响 声子热传导与晶格振动的非线性有关。晶体结构越 复杂，晶体振动的非线性程度越大，对声子传热格 波收到的散射越严重，传播阻力越大，声子的平均 自由程越小，导热率越小。 对于同一种材料，多晶的热导率小于单晶的热导率。 材料内部缺陷越多，热导率越低。（单晶硅比多晶 硅导热性好的原因） 3、几种热分析方法比较（见下页）
晶态和非晶态材料的特性
按非整比化合物生成的情况，以及在不同方面的 应用可以有以下几种情况：
1. 某种原子过多或短缺
晶体中点缺陷的存在，破坏了点阵结构，使得 缺陷周围的电子能级不同于正常位置原子周围的能级， 因此赋予晶体以特定的光学、电学和磁学性质。
例如(1):ZnS中掺进约10-4%（原子）的AgCl，形成杂质缺陷的 ZnS晶体，在阴极射线激发下，发射波长为450nm的特征荧 光，可作显示器蓝色荧光粉。
首先提出。
玻璃体不会自发的形成多面体外形，当一块玻璃冷 却时，随着温度降低，粘度变大，流动性变小，固 化成表面圆滑的无定形体，与晶体的有棱、有顶角、 有平面的性质完全不同。
4. 晶体的熔点
晶体具有周期性结构，各个部分都按同一方式排列， 当温度升高，热震动加剧，晶体开始熔化时，各部分需要 同样的温度，因而晶体具有一定的熔点。
2.2.1 晶体学点群的分类
晶体学点群可分为两类，即11个纯旋转操作点 群或只含第I类操作的点群以及21个非纯旋转群或 含第II类操作的点群。其中纯旋转点群又可分为循
环群（只具有1个n次轴的点群）、双面群（具有一 个n次轴和n个与之垂直的二次轴的点群）和立方群
（具有一个以上高次轴的点群）。
21个非纯旋转的晶体学点群中包含有11个中心 对称的点群，这11个中心对称点群也可以由11个纯 旋转的、非中心对称的晶体学点群在对称轴系的中心 点加一对称中心而得。表2.2-1列出32个晶体学点群 的分类。在表中，前面两列的点群分别为11个非纯 旋转中心对称的点群和11个纯旋转非对称中心点群。 这11对点群之间只是差一个对称中心，所以阶次也 正 好 是 相 差 一 倍 。 11 个 中 心 对 称 的 点 群 又 称 为 Laue(劳埃)点群。
如：相同的度、化学组成
第二章晶态和非晶态结构
第二章晶态和非晶态结构
当CED<290J/m3,非极性聚合物分子间主要是色散力， 较弱；再加上分子链的柔顺好，使这些材料易于变形实 于弹性－－rubber
当CED>420J/m3,分子链上含有强的极性基团或者形 成氢键，因此分子间作用力大，机械强度好，耐热性好， 再加上分子链结构规整，易于结晶取向－－fiber
内聚能 内聚能密度
第二章晶态和非晶态结构
内聚能∆E （cohesive energy）：
把1mol的液体或固体分子移到其分子引力范 围之外所需要的能量。
克服分子间 的相互作用 ∆E= ∆Hv-RT ∆Hv－－摩尔蒸发热 RT－－转化为气体所做的膨胀功
第二章晶态和非晶态结构
内聚能密度CED （cohesive energy density）： 单位体积的内聚能
第二章晶态和非晶态结构
物质的聚集态
气态
聚集态（Condens state）是从分
子热运动和力学状态来区分的物质的物 理状态
液态 固态
相态（Phase
state）是从热力学和结 构特征来区分的物质的 热力学状态
晶相：远程、近程都有序 液相：远程无序、近程有序 气相：远程、近程都无序
第二章晶态和非晶态结构
第二章晶态和非晶态结构
晶体结构＝点阵＋结构单元
第二章晶态和非晶态结构
单晶
----指晶格位向（或方位）一致的晶体。所谓 晶格位向一致，是指晶体中原子（或分子、离 子）按一定几何形状做周期性排列的规律没有 受到破坏。如水晶
第二章晶态和非晶态结构
多晶
----由许多外形不规则的小晶体（晶粒）组成的晶体结构
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纳米尺寸
正微胞形成之六角相
反微胞形成之六角相
界面活性劑隨濃度變化在水中的所形成的相
層相
纳米尺寸
嵌段式高分子所造成的液晶相
嵌段式高分子為熱可塑彈性體之一種，由於嵌段間 不互溶導致两栖性嵌段自己聚集形成各種不同的微 區，再將微區排列成液晶相
溶致型液晶相的作用
利用其自我組裝 能力，將液晶相 做為纳米尺寸的 模版，製造纳米 尺寸之物品
陰離子型 厭水段
陽離子型 厭水段
O 親水團
_ O
Na+
CH3 _
N + Cl 親水團
CH3 CH3
界面活性劑隨濃度變化在水中的所形成的相
（1）極低濃度下（低於臨界微胞濃度） : 界面活性劑以單一個體懸浮在水中，或在容器壁上形 成一層，或在水面上形成一層
（2）濃度稍高於臨界微胞濃度: 形成球狀微胞
正微胞
層相之TEM照片
A light-conducting silica nanowire Harvard Univ.
poly(styrene-b-MMA) 自我組裝
六角相之TEM照片
ZnO nanowire synthesis by vapor transport and condensation method,
1、均匀性:一块晶体内部各部分的宏观性质 相同，如有相同的密度，相同的化学组成。 晶体的均匀性来源于晶体由无数个极小的晶 体单位（晶胞）组成，每个单位里有相同的 原子、分子按相同的结构排列而成。气体、 液体和非晶态的玻璃体也有均匀性，但那些 体系中原子无规律地杂乱排列，体系中原子 的无序分布导致宏观上统计结果的均匀性
(3)光学性质
玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学常数、 光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、 光变色、光储存和显示等重要光学性能。通常光线 透过愈多，玻璃质地越好。由于玻璃品种较多，各 种玻璃的性能也有很大的差别，如有的铅玻璃具有 防辐射的特性。一般通过改变玻璃的成分及工艺条 件，可使玻璃的性能有很大的变化
玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下，表面光泽会失 去，变暗。尤其是一些光学玻璃仪器易受周围介 质(如潮湿空气)等作用，表面形成白色斑点或雾 膜，破坏玻璃的透光性，所以在使用和保存中应 加以注意
各向异性
NaCl
石墨
石墨晶体在平行于石墨层 方向上比垂直于石墨层方 向上导电率大一万倍
3、各种晶体生长中会自发形成确定的多面体 外形
晶体在生长过程中自发形成晶面，晶面相交 成为晶棱，晶棱聚成顶点，使晶体具有某种 多面体外形的特点
熔融的玻璃体冷却时，随着温度降低，粘度 变大，流动性变小，逐渐固化成表面光滑的 无定形物，工匠因此可将玻璃体制成各种形 状的物品，它与晶体有棱、有角、有晶面的 情况完全不同
第二章 晶态和非晶态材料的特性
1. 晶体特征的结构基础 2. 晶体学点群和晶体的性质 3. 非整比化合物材料 4. 液晶材料 5. 玻璃和陶瓷
2.1 晶体特征的结构基础
晶体结构最基本的特征是周期性，晶体是由 原子或分子在空间按一定规律周期重复排列 构成的固态物质，具有三维空间周期性。由 于这样的内部结构，晶体具有以下性质:
反过来，在晶体结构分析中，可以借助物理性质的 测量结果判定晶体是否具有对称中心
2.3 非整比化合物材料
原因: 1. 某种原子过多或短缺 2. 层间嵌入某些离子、原子或分子 3. 晶体中吸收了某些小原子
2.4 液晶材料
液晶的發現
在1888年，奧地利的植物學家 Reinitzer 就由實驗 發現一種膽固醇酯(cholesterol ester)，除了正常的 透明液態外，在兩個溫度間，這種化合物另明顯地 呈現一種混濁的液態，並由此證實液晶態的存在
影響蛋白質之功能。因此，蛋白質之功能深受
磷脂膜及蛋白質間的交互作用程度之影響
液晶膜具相轉移溫度，此相轉移溫度叫做胶化點
液晶相轉移至胶化相之溫度視有機體之環境而定，例如，恆溫動物體內因具 有控制體溫之功能，細胞不會產生溫度之劇變。因此，此類動物之磷脂膜由 高比例飽和脂肪酸所組成，這樣的組成有相當高的胶化相轉移溫度。相反的， 冷血動物例如，魚，它的體溫之變化範圍甚大。因此，細胞膜含相當高比例 之不飽和脂肪酸磷酯，這種磷酯具相當低胶化相轉移溫度 將周圍溫度降至胶化轉移溫度下，可改變細胞膜之功能及導致有機體死 亡。同理，生活在高壓，如深水中的有機體會有適當的胶化轉移溫度以 適應高壓環境。若將這種有機體置於低壓環境如陸地上，其胶化轉移溫 度遠低於環境溫度，這樣會使細胞膜破裂，導致死亡
自然界中的液晶
維他命B12 NC
細胞膜
O(C8H17) N
Vitamin B12
酵母芽
形成液晶相的方式
（1）熱致型: 藉由溫度的變化形成液晶相，小分子液晶絕大 部分屬於這一型
如5CB: C5H11
CN
熔點為24oC，在24到35oC之間為向列型液晶相， 35oC以上為等向性液體
（2）溶致型: 藉由濃度的變化形成液晶相，界面活性劑與棒狀高 分子屬於這一型
By changing the particle size of the same material, and hence the energy bandgap, different coloured samples can be obtained.
SiO2-Nano particle Gold nano rod
(4)电学性能
常温下玻璃是电的不良导体。温度升高时，玻璃 的导电性迅速提高，熔融状态时则变为良导体
(5)热性质
玻璃的导热性很差，一般经受不了温度的急剧变 化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差
(6)化学稳定性
玻璃的化学性质较稳定。大多数工业用玻璃都能 抵抗除氢氟酸以外酸的展蚀．玻璃耐碱腐蚀性较 差
玻璃是一种脆性材料，其强度一般用抗压、抗张 强度等来表示。玻璃的抗张强度较低，由于玻璃 的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的。玻璃的抗 压强度约为抗张强度的14—15倍
(2)硬度
玻璃的硬度较大，硬度仅次于金刚石、炭化硅等材 料，它比一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割； 玻璃的硬度值在莫氏硬度5—7之间，可根据玻璃的 硬度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、 研磨和切割等
2、各向异性:晶体在不同的方向上具有不同的 物理性质，如不同的方向具有不同的电导率， 不同的折光率和不同的机械强度等。晶体的这 种特征，是由晶体内部原子的周期性排列所决 定的。在周期性排列的微观结构单元之中，不 同方向的原子或分子的排列情况是不同的，这 种差异通过成千上万次叠加，在宏观上体现出 各向异性。而玻璃体等非晶态物质，微观结构 的差异，由于无序分布而平均化了，所以非晶 态物质是各向同性的。例如玻璃的折光率是各 向等同的，我们隔着玻璃观察物体就不会产生 视差变形
液晶這名詞則是於1889年 Otto Lehmann以德語的 液體及晶體，Flüssige Kristalle，兩字並聯所取的， 並將之用於描述這種兼具流體與晶體的性質的液體
液晶是什麼? 液晶是一種相，兼具液體以及晶體的相
液體特徵:可流動，構成之基本個體可以自由活動 晶體特徵:分子排列有秩序，構成之基本個體幾乎無
MBBA
液晶的分子如何排列?
平均方向
向列型
層列型
膽固醇型
向列型nematics
最低等之液晶秩序: 有方向秩序而無位置秩序
向列型
平均方向
一維之位置秩序 及方向秩序
層列型 smectics
層列型
膽固醇型cholesterics
膽固醇型
ห้องสมุดไป่ตู้
液晶的應用
小分子液晶:液晶顯示器 液晶高分子:高強度纖維、防彈衣用；高功能塑胶
晶体能自发形成多面体外形(晶体的自范性) ，满足欧拉定理 F(晶面数)+V(顶点数)=E(晶棱数)+ 2
6+8=12+2 8+6=12+2 4+4=6+2
晶体的理想外形具有特定的对称性，这是内部结构对称性的反映
4、晶体有确定的熔点而非晶体没有
晶体加热至熔点开始熔化，熔化过程中温度 保持不变，熔化成液态后温度才继续上升。 而非晶态玻璃体熔化时，随着温度升高，粘 度逐渐变小，成流动性较大的液体
反微胞
界面活性劑隨濃度變化在水中的所形成的相
（3）濃度繼續提高，則球狀微胞佔據立方體的八個角 形成立方液晶相 立方相維等向性晶相 所以沒有雙折射、 雙介電性等性質。 由於球狀微胞堆積緊 密造成阻力，所以黏 度較高，不易流動
纳米尺寸
立方液晶相： 正微胞形成
界面活性劑隨濃度變化在水中的所形成的相
六角相有異方性， 其黏度比立方相低
法活動
形成液晶相的基本結構:
1. 由分子直接構成: 棒狀分子 碟狀分子
2. 由分子團構成: 由界面活性劑先構成特定形狀之分子團 再由分子團做不完美之秩序排列。
會直接形成液晶相的分子構造
棒狀分子
Z
Z'
X
B
A
B'
Y
如:
CH3 O
PAA
CH3 O
NN O
O CH3
CH N
C4H9
呈液晶態，其頭端基在
層面上未具任何週期性
的秩序，且烴鏈也不堅 硬。此結構之液體性質 可使磷脂分子在細胞膜 附近移動。當然，連結 的蛋白質也在細胞膜中 緩慢移動。細胞膜的液 晶結構賦予細胞外型， 且使物質能選擇性地自 細胞進出
與細胞膜結合的二種類型蛋白質中連在層面上 的蛋白質之鍵結不強，很容易被取代。直插入 的蛋白質與磷脂雙層則與之緊密結合。蛋白質 具不同之功用；例如，作為輸送載體，藥物及 荷爾蒙受體處及酵素。蛋白質依特定的方單折 疊其氨基酸以正確地進行其特定功能，因此， 磷脂雙層對於蛋白質能否進行正確功能，至為 重要。例如，蛋白質及磷脂分子間的交互作用 會決定蛋白質中的氨基酸之折疊次序，並進而