第二章晶态与非晶态材料的特性优秀课件
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[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1
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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
2020届化学竞赛之材料化学第二章 晶态与非晶态材料的特性(30ppt)
晶子学说
玻璃由无数的晶子组成，带有 点阵变形的有序排列区域，分 散到无定形介质中，晶子区到 无定形区无明显界限。
第二节 非正比化合物材料
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。 非正比化合物的生成以及在不同方面的应用可以分为以下几种情况。 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
第三节 液晶材料
液晶---物质的第四态，介于晶体和液体之间的物质状态。
热致液晶
采用降温的方法,既 将熔融的液体降温， 当降温到一定程度后 分子的取向有序化， 从而获得液晶态．
熔致液晶
有机分子溶解在溶剂 中，使溶液中溶质的 浓度增加，溶剂的浓 度减小，有机分子的 排列有序而获得液 晶．
构成液晶态的结构单元
棒状分子 盘状分子 由长链或盘状分子连接而成的柔性长链聚合物 由双亲分子自组装而成的膜
第四节 玻璃和陶瓷
一、晶体材料与非晶态材料的异同
1.晶体与非晶体都具有固体的基本属性
原子处于完全确定的平衡位置附近，并围绕此平衡位置振动。 宏观表现为连续刚体；不流动并且有确定的形状；体积不变动。 具有弹性硬度，可反抗剪切力。
2.晶体与非晶体内部组成粒子的排列的明显区别
晶体材料 ———长程有序 ———结构具有周期性和对称性 ———X射线衍射效应 非晶态材料 ———长程无序结构 ———短程有序
特点：
1.液晶的发现与发展
1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔在做加热胆甾醇苯甲酸脂结晶的实 验时发现：在145.5摄氏度时，结晶凝结成浑浊粘稠的液体，加热到 178.5摄氏度时,形成了透明的液体． 德国物理学家莱曼用偏光显微镜观察时，发现这种材料有双折射现象， 他阐明了这一现象并提出了“液晶”这一学术用语．
非晶态材料的基本概念和性质PPT学习教案
(TE-TL)
• 后过渡金属元素也可用 IB 族贵金属代替，由于前过 渡金属熔点较高，加入 TL 或 IB 族贵金属后，熔点 急剧下降。在很宽的温度范围内熔点都比较低，形 成非晶态的成分范围比较宽，代表性例子：
Cu-Ti33-70, Cu-Zr27.5-75, Ni-Zr33-42, Nb-Ni40-60……
第22页/共47页
2. 非晶态半导体材料
非晶态半导体材料范围十分广泛，研究最多的 有两类： ❖一类是四面体配置的非晶态半导体，例如非 晶 Si 和 Ge，属于 IVA 族的半导体元素 ❖另一类是硫系非晶态半导体，例如 S，Se，Te 等 ， 包 括 二 元 系 的 As2Se3 和 多 元 系 的 As81Se21Ge80Te18，As30Te43Si12Ge10等。
第25页/共47页
3. 非晶态超导体
关于非晶态超导材料的研究可以追溯到 20 世纪 50 年代，当时有两位德国科学家发现在液氮冷却的 衬底上蒸发得到的非晶态 Bi 和 Ga 膜具有超导性 ，临界温度分别为 6.1 K 和 8.4 K。但它们升温到 20~30 K 时就发生晶化，故在室温下无法保持为 非晶态，这就给这些材料的进一步研究和应用带 来了困难。
• Ca-Al12.5-47.5, Ca-Cu12.6-62.5, Ca-Pd, Mg-In25-32, Be-Zr50-70, Sr70Ge30, Sr70Mg30……这类合金形 成非晶态的成分范围非常广。
除三大合金之外，还有一些以 Th(钍）, Np(镎), Pu( 钚) 等锕系金属为基的非晶态合金 •Np-Ga30-40, Pu-Ni12-30……
铍酸盐玻璃，矾酸盐玻璃）
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非晶态材料的特性 1. 高强度、高韧性
• 后过渡金属元素也可用 IB 族贵金属代替，由于前过 渡金属熔点较高，加入 TL 或 IB 族贵金属后，熔点 急剧下降。在很宽的温度范围内熔点都比较低，形 成非晶态的成分范围比较宽，代表性例子：
Cu-Ti33-70, Cu-Zr27.5-75, Ni-Zr33-42, Nb-Ni40-60……
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2. 非晶态半导体材料
非晶态半导体材料范围十分广泛，研究最多的 有两类： ❖一类是四面体配置的非晶态半导体，例如非 晶 Si 和 Ge，属于 IVA 族的半导体元素 ❖另一类是硫系非晶态半导体，例如 S，Se，Te 等 ， 包 括 二 元 系 的 As2Se3 和 多 元 系 的 As81Se21Ge80Te18，As30Te43Si12Ge10等。
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3. 非晶态超导体
关于非晶态超导材料的研究可以追溯到 20 世纪 50 年代，当时有两位德国科学家发现在液氮冷却的 衬底上蒸发得到的非晶态 Bi 和 Ga 膜具有超导性 ，临界温度分别为 6.1 K 和 8.4 K。但它们升温到 20~30 K 时就发生晶化，故在室温下无法保持为 非晶态，这就给这些材料的进一步研究和应用带 来了困难。
• Ca-Al12.5-47.5, Ca-Cu12.6-62.5, Ca-Pd, Mg-In25-32, Be-Zr50-70, Sr70Ge30, Sr70Mg30……这类合金形 成非晶态的成分范围非常广。
除三大合金之外，还有一些以 Th(钍）, Np(镎), Pu( 钚) 等锕系金属为基的非晶态合金 •Np-Ga30-40, Pu-Ni12-30……
铍酸盐玻璃，矾酸盐玻璃）
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非晶态材料的特性 1. 高强度、高韧性
《晶态和非晶态材料》PPT课件
晶体结构是由相同晶胞周期的并置而成。从宏观上来 说，晶体的性质是一个连续的整体，并不随观察的位置而 改变。
如：相同的密度、化学组成
精选ppt
3
2. 晶体的各向异性
在晶体中不同的方向上
具有不同的物理性质，即为
各向异性。主要是由于晶体
内的粒子在不同方向上排列、
取向不同导致的。
例如，在不同的方向具有
不同的电导率、膨胀系数、
晶体属于11种纯旋转对称 的点群
晶体属于非中心对称的晶体
热电效应和铁电效应
晶体必须是极性晶体
晶体的力学性能
精选ppt
晶体对称性没有直接关系
17
晶体折光率在不同方向上的大小数值，可以用 折光率椭球表示。不同晶系其光学性质有很大区别。
精选ppt18源自2.3晶体结构缺陷➢ 理想晶体的完整点阵结构是一个理论上的概念，自然界选择的是不完整 的点阵结构。
第二章晶态和非晶态材料的特性
晶体
固体
非晶体
晶体和非晶体都是真实的固体，具有固态的基本属性。相对于气态、
液态分子的长程平移，其中的原子则只处在完全确定的平衡位置附近作振 动。固体的宏观性质就是这些大量的粒子之间相互作用和集体运动的表现。
精选ppt
1
气态
液态
固态
V(dm3)
1
非晶体
液体
气体
2
晶体
Tg
Tf Tb
精选ppt
12
精选ppt
13
2.2.2 晶体的点群和晶体的物理性质
晶体的点群是它的各种宏观物理性质 所共有的对称性。换言之，晶体的点群是 它的任意一种物理性质对称群的子群。
精选ppt
14
一种晶体的任意一种性质的对称群必须包括该晶体的
如：相同的密度、化学组成
精选ppt
3
2. 晶体的各向异性
在晶体中不同的方向上
具有不同的物理性质，即为
各向异性。主要是由于晶体
内的粒子在不同方向上排列、
取向不同导致的。
例如，在不同的方向具有
不同的电导率、膨胀系数、
晶体属于11种纯旋转对称 的点群
晶体属于非中心对称的晶体
热电效应和铁电效应
晶体必须是极性晶体
晶体的力学性能
精选ppt
晶体对称性没有直接关系
17
晶体折光率在不同方向上的大小数值，可以用 折光率椭球表示。不同晶系其光学性质有很大区别。
精选ppt18源自2.3晶体结构缺陷➢ 理想晶体的完整点阵结构是一个理论上的概念，自然界选择的是不完整 的点阵结构。
第二章晶态和非晶态材料的特性
晶体
固体
非晶体
晶体和非晶体都是真实的固体，具有固态的基本属性。相对于气态、
液态分子的长程平移，其中的原子则只处在完全确定的平衡位置附近作振 动。固体的宏观性质就是这些大量的粒子之间相互作用和集体运动的表现。
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1
气态
液态
固态
V(dm3)
1
非晶体
液体
气体
2
晶体
Tg
Tf Tb
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2.2.2 晶体的点群和晶体的物理性质
晶体的点群是它的各种宏观物理性质 所共有的对称性。换言之，晶体的点群是 它的任意一种物理性质对称群的子群。
精选ppt
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一种晶体的任意一种性质的对称群必须包括该晶体的
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
第2讲 晶态与非晶态
如萤石的解理块为八面体，仅靠八面体 不能堆砌出完整的晶体。
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。
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。
2-3 准晶、非晶和液晶课件PPT
磁性能： Al-Pd-Mn-B
力学性能：
1. 室温下硬而脆，大块准晶性能接近陶瓷
2. 在高温下具有类似超塑性的极高塑性
3. 高硬度、耐摩擦性能及不粘性
2021/3/10
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准晶图案-赏析：
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2009，SCIENCE
khatyrkite的岩石—自然界中的准晶
连续转动形成螺旋
各层分子按周期性扭转
光学性质：圆偏振光的选择型反射 高旋光性
2021/3/10
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液晶的物理性质
(1) 光学性质
绝大多数液晶呈现光学各向异性，双折射性质
所有向列相与部分近晶相具有正单轴光学特性
非常光折射率(ne)一般大于寻常光折射率(n0)
双折射率 nne n0 随温度增加而减小
胆甾型液晶中，n0 > ne，为负单轴光学特性， 具有很强的旋光性
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2.2 非晶态的形成
1）抑制熔体中的形核和长大，保持液态结构 2）使非晶态亚稳结构在一定温度范围内保持稳定，不向晶
态转化 3）在晶态固体中引入或造成无序，使晶态转变为非晶态
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液态金属的凝固
液态金属冷却过程中，粘滞系 数逐渐增大，到达熔点Tm时，发生 突变结成固态金属或合金；
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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 衍射强度图可以看出，晶态有明确、锐利的衍射峰，而非 晶态只有较圆滑的峰，后面是一些不可分辨的曲线，即非 晶态合金不能从X射线衍射中获得太多的信息，目前用径向 分布函数来表征非晶态合金结构。
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。
材料合成与制备方法第二章非晶态材料制备 ppt课件
3. 软磁特性
铁基 铁－镍基 钴基
代替硅钢片用于变压器、电机铁芯 代替坡莫合金制作电子器件 制作非晶态磁头
与传统的金属磁性材料相比，非晶合金原
子排列无序，没有晶体的各向异性，电阻率高。 因此具有高的导磁率、低的损耗，是优良的软 磁材料。
作为变压器铁芯、互感器、传感器等，可 以大大提高变压器效率、缩小体积、减轻重量、 降低能耗。
第二章 非晶态材料制备
“非晶态合金是一种高新技术材料，具有卓 越的物理、化学和力学性能，是电力、电子、计 算机、通讯等高新技术领域的关键材料，市场需 求大，产业化前景非常广阔，而且它的发展和应 用可带动一批相关领域的技术进步和协同发展”
“材料领域的金娃娃”
❖自然界中各种物质按不同物理状态可分 为有序结构和无序结构两大类。
形象描述： 什么是非晶态材料？ 固态的液体！ 冻着的液体！
❖ 非晶固体的原子类似液体原子的排列状态，但它与 液体又有不同：
✓ 液体分子很易滑动，粘滞系数很小；非晶固体分 子是不能滑动的，粘滞系数约为液体的1014倍， 它具有很大的刚性与固定形状。
✓ 液体原子随机排列，除局部结构起伏外，几乎是 完全无序混乱；非晶排列无序并不是完全混乱， 而是破坏了长程有序的周期性和平移对称性，形 成一种有缺陷的、不完整的有序，即最近邻或局 域短程有序（在小于几个原子间距的区间内保持 着位形和组分的某些有序特征）。
非晶形成能力
是不是所有的材料都 能形成非晶态？
玻璃形成的能力几乎是凝聚态物体的普 遍性质，只要冷却速率足够快和冷却温度足 够低，几乎所有的材料都能够制备成非晶态 固体。
相对于处于能量最低的热力学平衡态的 晶体相来说，非晶态固体是处于亚稳态，这 是正确的，但是注意，要回复到晶体相，在 一般动力学已是达不到的，如玻璃一旦形成 就能够保持实际上无限长的时间。在标准温 度和压强下，石墨是稳定的热力学相，可是 亚稳的金刚石仍然可永久保存。
第二章晶态和非晶态
2021/4/4
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（１）向列相（型）nematic液晶
分子的重心在空间是随机分布的，但分子的长 轴沿一个方向排列是液晶称为相列型液晶。目前 生产显示品的液晶材料主要是向列型液晶；
（２）近晶相（型）smectic液晶
近晶相液晶分子呈层状排列，具有二维空间规 则性，层内分子长轴大致垂直于层面方向，质心 无序，分子间作用力强于层间作用力。特点是粘 度大，不得于作显示器材料。这种液晶多用于光 记忆材料；
非晶体如玻璃体在从液相冷却时，形成的 固体表面圆滑，没有固定的外形。
2021/4/4
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４、晶体的熔点
晶体在受到热作用时，温度升高，组成晶体 的点阵上的原子或原子团而因振动加剧，当此振 动的能量（平动和转动）达到晶格能（晶格对原 子的束缚）时，晶体的结构被破坏，晶体开始熔 化。因晶体中各原子所处的环境相同，所以熔化 的温度也相同。所以晶体有一定的熔点，即在一 特定的温度下完全熔化。而非晶体由于各质点的 环境不同，原子或原子团所受的约束力不同。受 约束力小的部分在较低温度下开始熔化，而受约 束力大的部分此时仍不能自由运动，以固体形态 存在。
晶子学说：认为玻璃由无数“晶子”组成，带有点 阵变形的有序排列区域，这些晶子分散在无定形介 质中，晶子区到无定形区无明显界限。
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⑵玻璃的特性
①没有固定的熔点：当对玻璃加热时，只有一个 从玻璃态转变至软化的连续变化的温度范围；
②各向同性：由于结构上的特点，玻璃在力学、 光学、热学等中表现各向同性；
但是在非晶态固体中存在着短程有序，即在 每个粒子的近邻的排列有规则性，在这个小范围 内较好地保留了相应的晶态材料中的配位状况。
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2-1 第二章 凝聚态-晶态、非晶态
第二章 高分子的凝聚态结构
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。
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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）
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
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• 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
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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）
第二章晶态与非晶态材料的特性
（2） 金属玻璃
金属玻璃是一种崭新的玻璃态金属，外貌酷似玻璃， 但实质却是金属，因此人们称它为金属玻璃。金属玻璃具 有很高的强度、硬度、弹性、刚性和优异磁学、耐腐蚀、 耐磨损性能等 。 浙江大学新结构材料国际研究中心蒋建中教授组织开 发了目前世界上尺寸最大的稀土基金属玻璃材料——直径 为35毫米的镧基金属玻璃体系。
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2.4 液晶材料
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2.5 玻璃和陶瓷
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第二章 晶态和晶态材料的特性
2.1 晶体特征的结构基础
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(101)
Intensity /a.u.
(004)
(200)
(105) (204) (215)
20
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2.5.2 玻璃
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特种玻璃
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2.5.3 陶瓷
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陶瓷
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纳米陶瓷 生物陶瓷 超高温陶瓷
本章小结和重点
1、了解晶体和非晶体的特性； 2、了解非整比化合物材料及其应用； 3、了解液晶材料及其特性与应用； 4、了解玻璃的结构特点、分类及应用，掌握玻
璃的特性； 5、了解陶瓷的种类及应用，掌握陶瓷的特性。
本章作业：P95习题的4，8，9(选作)
第二章晶态与非晶态材料的特 性
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(101)
Intensity /a.u.
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(004)
(200) (105)
(204)
(215)
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2θ /degree
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化学 仪器 玻璃
硅酸盐玻璃 钢化 （钠玻璃） 玻璃
有色 硼酸盐 玻璃 玻璃
成 全为 分 SiO2
含
含
PbO Na2B4O7
含 Na2Si2O
5
与普 通玻 璃成 分相 同
含
Cu2O Co2O3
含 B2O3
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（2） 金属玻璃
金属玻璃是一种崭新的玻璃态金属，外貌酷似玻璃， 但实质却是金属，因此人们称它为金属玻璃。金属玻璃具 有很高的强度、硬度、弹性、刚性和优异磁学、耐腐蚀、 耐磨损性能等 。
2.2 晶体学点群和晶体的性质
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2.3 非整比化合物材料
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2.4 液晶材料
2021/3/20
浙江大学新结构材料国际研究中心蒋建中教授组织开 发了目前世界上尺寸最大的稀土基金属玻璃材料——直径 为35毫米的镧基金属玻璃体系。
（3） 半导体玻璃
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（4） 特种玻璃
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Hale Waihona Puke 2.5.2 玻璃2021/3/20
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特种玻璃
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（1） 氧化物玻璃
几 种 氧化物玻 璃 的 成 份
种 石英 光学 类 玻璃 玻璃
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2.5 玻璃和陶瓷
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