《材料科學(xué)基礎(chǔ)課件之晶體化學(xué)原理詳解》

《材料科學(xué)基礎(chǔ)課件之晶體化學(xué)原理詳解》晶體化學(xué)的重要性理解材料性質(zhì)和行為的關(guān)鍵預(yù)測和設(shè)計新型材料的基礎(chǔ)晶體結(jié)構(gòu)的基本概念周期性排列原子或離子以規(guī)律的重復(fù)模式排列長程有序原子或離子在三維空間具有規(guī)則的重復(fù)晶胞描述晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶體具有特定的對稱性對稱性決定了晶體的外觀和性質(zhì)晶體的分類和晶系立方晶系例如：NaCl六方晶系例如：石英正方晶系例如：TiO2四方晶系例如：ZrO2晶格和晶格參數(shù)晶格是抽象的數(shù)學(xué)模型晶格參數(shù)描述晶格尺寸和形狀晶體的幾何學(xué)特征晶面角不同晶面的夾角對稱性晶體結(jié)構(gòu)的對稱元素空間群晶體對稱性的數(shù)學(xué)描述晶體的化學(xué)鍵類型1離子鍵2共價鍵3金屬鍵4范德華力5氫鍵離子結(jié)構(gòu)晶體陰陽離子通過靜電相互作用結(jié)合高熔點強鍵力導(dǎo)致高熔點脆性離子排列順序改變會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞共價鍵晶體1原子共享電子形成穩(wěn)定的共價鍵2高硬度強共價鍵導(dǎo)致高硬度3高熔點高熔點，難熔化4絕緣體電子被束縛在共價鍵中金屬晶體1自由電子電子在金屬晶格中自由移動2高導(dǎo)電性自由電子導(dǎo)致高導(dǎo)電性3高導(dǎo)熱性自由電子傳遞熱量4延展性金屬原子可以滑動而不破壞結(jié)構(gòu)分子晶體1弱相互作用分子間相互作用2低熔點弱相互作用導(dǎo)致低熔點3易揮發(fā)分子間鍵弱，容易蒸發(fā)氫鍵晶體氫鍵氫原子與兩個電負(fù)性原子形成的鍵高熔點氫鍵增強了分子間作用力范德華力結(jié)合晶體晶體中原子的構(gòu)型配位數(shù)：一個原子周圍的最近鄰原子的數(shù)量配位多面體：原子周圍最近鄰原子形成的多面體晶體的缺陷點缺陷原子或離子缺失或錯位線缺陷原子排列方向的偏差面缺陷晶體結(jié)構(gòu)中的二維缺陷晶界和晶粒尺度晶界是相鄰晶粒之間的界面晶粒尺寸影響材料性能高分子晶體鏈狀結(jié)構(gòu)高分子鏈具有長鏈結(jié)構(gòu)結(jié)晶度高分子鏈排列有序的程度力學(xué)性能結(jié)晶度影響高分子材料的力學(xué)性能液晶流動性具有液體性質(zhì)有序排列分子排列有一定程度的順序光學(xué)性質(zhì)具有特殊的光學(xué)性質(zhì)非晶質(zhì)材料無序排列原子或離子不具有周期性排列玻璃態(tài)固態(tài)物質(zhì)在冷卻過程中沒有結(jié)晶高韌性非晶質(zhì)材料具有較高的韌性材料合成技術(shù)1粉末冶金法2溶液法3氣相沉積法4熔融法晶體生長原理成核生長單晶制備工藝1布里奇曼法從熔融狀態(tài)緩慢冷卻2切克勞斯基法從籽晶開始生長多晶材料制備方法粉末冶金粉末壓制燒結(jié)熔煉法高溫熔融，冷卻成型晶體分析測試技術(shù)X射線衍射分析晶體結(jié)構(gòu)電鏡觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)X射線衍射技術(shù)晶體結(jié)構(gòu)分析確定晶胞尺寸和形狀物相鑒定識別材料的組成相晶粒尺寸測量評估材料的微觀結(jié)構(gòu)電鏡技術(shù)透射電鏡觀察材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)掃描電鏡觀察材料的表面形貌熱分析技術(shù)差示掃描量熱法熱重分析法譜學(xué)分析技術(shù)紅外光譜分析材料的化學(xué)鍵核磁共振研究原子核的性質(zhì)拉曼光譜探測分子振動結(jié)構(gòu)表征的應(yīng)用案例