第二章 結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)

1、結(jié) 晶 學(xué) 基 礎(chǔ) 晶體的定義：內(nèi)部質(zhì)子（原子、離子、分子）在三維 空間呈周期性規(guī)則重復(fù)排列構(gòu)成的物質(zhì)。 晶體是具有格構(gòu)造的固體。 晶體的基本性質(zhì) （1）自限性、自范性 （2）結(jié)晶均一性 （3）各向異性 （4）對(duì)稱性 （5）最小內(nèi)能性。晶體最穩(wěn)定。 固體的能量曲線 （a）理想晶體 （b）具有缺陷的真實(shí)晶體 （c）由淬冷得到的玻璃 （d）退火玻璃 （e）氣相冷凝獲得的無定形物質(zhì) 結(jié)晶學(xué)中的基本概念結(jié)晶學(xué)中的基本概念 在晶體結(jié)構(gòu)中占據(jù)相同的位置和具有相同的 環(huán)境。 ：在三維空間按周期性排列的幾何點(diǎn)成為一 個(gè)空間點(diǎn)陣，把空間點(diǎn)陣中的幾何點(diǎn)或等同點(diǎn)稱為 或。是晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)抽象，空間的幾何 構(gòu)圖。 ：

2、行列中兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離。兩個(gè)相交 的行列構(gòu)成。聯(lián)結(jié)分布在三維空間內(nèi)的結(jié)點(diǎn)就 構(gòu)成 晶體的對(duì)稱要素晶體的對(duì)稱要素 晶胞晶格中含有晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重 復(fù)單位，稱為單元 晶胞（簡稱晶胞）。晶胞一定是一個(gè)平行六面體。 晶胞的形狀和大小由晶體的結(jié)構(gòu)決定。 確定晶胞是按一定原則進(jìn)行： （1）盡可能反映晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性， （2）是盡可能選取對(duì)稱性高的素單位。 晶胞的兩個(gè)基本要素： 一、是晶胞的大小和形狀。 二、是晶胞內(nèi)部各個(gè)原子的坐標(biāo)位置，就知道整個(gè)晶體的空間結(jié)構(gòu)了。 晶胞由晶體空間點(diǎn)陣中3個(gè)不相平行的單位矢量a、b、c 所規(guī)定，其大小形狀用晶胞的 三個(gè)邊的長度a、b、c 和3個(gè)邊之間的夾

3、角。、來表示。晶胞的類型一共有7種， 分別和7個(gè)晶系對(duì)應(yīng)。每個(gè)晶系有它自己的特征對(duì)稱元素，按特征對(duì)稱元素的有無為標(biāo) 準(zhǔn)，并根據(jù)特征對(duì)稱元素選擇晶體的坐標(biāo)軸x、y、z：單位矢量a、b、c 分別確定它們的 晶體幾何常數(shù)。 十四種布拉維格子 十四種布拉維格子 三斜晶系常數(shù)單斜晶系常數(shù) 單斜晶系常數(shù) 正交晶系常數(shù) 正交晶系常數(shù)正交晶系常數(shù) 正交晶系常數(shù) 六方晶系常數(shù) 三方晶系常數(shù) 四方晶系常數(shù) 四方晶系常數(shù) 立方晶系常數(shù) 立方晶系常數(shù)立方晶系常數(shù) 晶面指數(shù) 坐標(biāo)的確定 按照通常的習(xí)慣，當(dāng)面對(duì)晶體時(shí)，x軸指 向我們，y軸指向我們的右邊，而z軸則 向上，原點(diǎn)的位置位于晶胞后面左下方 的頂角上。與規(guī)定相反的

4、方向?yàn)樨?fù)方向。 晶向指數(shù) 晶向是一根從原點(diǎn)出發(fā)通過某一點(diǎn)的射線， 晶向指數(shù)用最低的整數(shù)來標(biāo)明。因此，111 方向就是從0，0，0點(diǎn)出發(fā)通過1，l，1點(diǎn)的 射線，當(dāng)然這個(gè)方向的射線也通過（ ， ， ）和(2， 2，2)點(diǎn)。為簡明起見，用整數(shù)來 標(biāo)記。用方括號(hào)uvw 來表示晶向，字母u，v， w，分別表示x，y，z，三個(gè)主方向上的指數(shù)。 相互平行的方向其指數(shù)是相同的。對(duì)于負(fù)的 指數(shù)，加一橫線來表示。如111方向在z軸上 的分量是負(fù)值。 晶面指數(shù) 晶體內(nèi)空間點(diǎn)陣的陣點(diǎn)還可以從各個(gè)方向被劃分成許多組平行且等距的平面點(diǎn)陣。 這些平面點(diǎn)陣所處的平面稱為晶面。 晶面具有以下兩個(gè)特點(diǎn)： 晶面族一經(jīng)劃定，所有陣

5、點(diǎn)全部包含在晶面族中而無遺漏； 一族晶面平行且兩兩等距，這是空間點(diǎn)陣局期性的必然結(jié)果。 晶面指數(shù)的確定步驟如下： 選晶胞的某一頂點(diǎn)為原點(diǎn)，三條棱邊分別為x，y，z軸。 寫出該晶面與x，y，z軸相交的截距。為了避免出現(xiàn)零截距所選的原點(diǎn)一定 要在被標(biāo)定的晶面之外。 取各截距的倒數(shù)。如果截距用晶胞各棱邊長度（即晶格常數(shù)）a、b、c的倍數(shù)r、 s、t表示，取倒數(shù)則為1/r，1/s，1/t。 將三個(gè)倒數(shù)通分后去掉分母，3個(gè)分子數(shù)即為該晶面的晶面指數(shù)。如果3個(gè)數(shù)字 有公約數(shù)，則應(yīng)除以最大公約數(shù)。當(dāng)泛指某一晶面的指數(shù)時(shí)，常用hkl字母表示，并 加團(tuán)括號(hào)，即用符號(hào)（hkl）密勒指數(shù)（晶面指數(shù)）表示。不是指一個(gè)

6、晶面，而是代 表互相平行的一組晶面。 確定晶面指數(shù)時(shí)要注意以下幾點(diǎn): 當(dāng)晶面與某晶軸平行時(shí)，則可認(rèn)為晶面與該軸在無限遠(yuǎn)處相交，而無窮大的 倒數(shù)為0，故相應(yīng)的指數(shù)為0。 如果被標(biāo)定晶面與坐標(biāo)軸的負(fù)方向相截，則在指數(shù)上方冠以負(fù)號(hào)。 在晶體中凡是位于坐標(biāo)的同一象限中互相平行的平面都具有同一晶面指數(shù)。 如果在晶面指數(shù)的3個(gè)數(shù)字上，都乘以（-1），則所代表晶面仍是互相平行的，只 是不在坐標(biāo)的同一象限中。因此，晶面指數(shù)（hkl）不是指一個(gè)晶面，而是代表互 相平行的一組晶面。 在晶體中有些晶面雖方位不同，但原子排列和分布完全相同，晶面間距亦相 同，這些晶面合稱為一個(gè)晶面族，常用記號(hào)hkl表示?？傊谕痪?/p>

7、體結(jié)構(gòu) 中相互平行的晶面，以及空間方位雖不同而原子排列情況相同的晶面都屬于同一 晶面族。例如100就包括了（100）,（010）,（001）。 111包括了 （111）,（111）,（111） ,（111）。 晶面間距 一族平行晶面中最鄰近的二個(gè)晶面間 的距離稱為晶面間距。 點(diǎn)陣中的各組點(diǎn)陣面上原子排列密度 各不相同，故其晶面間距便有差異。晶面 指數(shù)較低的晶面具有較大的晶面間距；而 晶面指數(shù)較高的晶面，晶面間距較小。正 因?yàn)榈椭笖?shù)晶面具有大的面間距，故面間 原子結(jié)合力相對(duì)較弱，使晶體的變形、斷 裂及其他一些物理、化學(xué)過程較易沿這些 面間發(fā)生。 晶面間距用dhkl表示，為晶面指數(shù)（hkl）和點(diǎn)陣

8、常數(shù)（a，b，c，） 的函數(shù)。設(shè)有指數(shù)為（hkl）的晶面族，所屬點(diǎn)陣的基矢為a，b，c，由前述晶面指 數(shù)和晶面間距的定義可知：原點(diǎn)O到該組晶面中最近原點(diǎn)的一個(gè)晶面的距離ON即 為hkl晶面族中二個(gè)相鄰晶面的距離。設(shè)法線與a，b，c，的夾角為， ， 那么晶面間距為： coscoscos l c k b h a d hkl 對(duì)于立方晶系： 222 lkh a dhkl 對(duì)于六方晶系： 2 2 222 )( 3 )(4 1 c l a lkh dhkl 晶面間距可用布拉格定律來側(cè)定。當(dāng)X射線射入晶體材料時(shí)，它們就會(huì)被晶體 內(nèi)的原子平面（或離子平面）所衍射，衍射角取決于X射線的波長和平面距離d： si

9、n2dn 晶格常數(shù)a與原子半徑r的關(guān)系： 結(jié)構(gòu)的不完整性 實(shí)際晶體與理想原子排列的晶體格子存在較大的偏移，表現(xiàn)為結(jié)果的不完整性。 主要有：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。 A、雜質(zhì)原子與固溶體 1）取代（置換）型固溶體 2）填隙（間隙）型固溶體 空隙越大越易形成間隙固溶體 架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu) CaF2型結(jié)構(gòu) 八面體 面心結(jié)構(gòu) 沸石 CaF2 TiO2 MgO 取代固溶體：完全互溶固溶體 Mg1-xFexO 其中x01 Cr2O3和 Al2O3 部分互溶固溶體 CaO和MgO MgO和Al2O3 B B、點(diǎn)缺陷、點(diǎn)缺陷 點(diǎn)缺陷類型點(diǎn)缺陷類型 熱缺陷的定義熱缺陷的定義 熱缺陷類型熱缺陷類型 雜質(zhì)缺陷雜質(zhì)缺陷

10、非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷 點(diǎn)缺陷的符號(hào)表征點(diǎn)缺陷的符號(hào)表征 缺陷反應(yīng)表示法缺陷反應(yīng)表示法 產(chǎn)生的各種缺陷雜質(zhì) 基質(zhì) 寫缺陷反應(yīng)方程式應(yīng)遵循的原則寫缺陷反應(yīng)方程式應(yīng)遵循的原則 缺陷反應(yīng)實(shí)例缺陷反應(yīng)實(shí)例 寫出寫出NaF加入加入YF3中的缺陷反應(yīng)方程式中的缺陷反應(yīng)方程式 . FF Y YF V2F NaNaF 3 F . i Y YF 3F2Na Na3NaF 3 n以為基準(zhǔn)，缺陷反應(yīng)方程式為： n以為基準(zhǔn)，則缺陷反應(yīng)方程式為： ClClCaCaCl iCl . K KCl 2 Cl K . K KCl 2 Cl2VCaCaCl 寫出CaCl2加入KCl中的缺陷反應(yīng)方程式 C、線缺陷（位

11、錯(cuò)） 在外力作用下，使晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列變形，原子行列間相互滑移，形成線狀的 缺陷。習(xí)慣稱為位錯(cuò)。 晶體在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，其滑移方式不同。根據(jù)原子的滑移方向和位錯(cuò)線取向的 幾何特征不同，位錯(cuò)分為刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)。 刃位錯(cuò)刃位錯(cuò) 螺位錯(cuò)螺位錯(cuò) D、面缺陷 原子面從一個(gè)晶粒到相鄰的晶粒的不連續(xù)，稱為面缺陷。是將材料分成若干區(qū)域的邊 界，如表面、晶界、界面、層錯(cuò)、孿晶面等。晶粒之間的邊界（晶界）是能量較高的 結(jié)晶不完善的區(qū)域。晶界上的原子堆積不完善，雜質(zhì)原子傾向于偏聚在晶界上。 金屬材料的結(jié)構(gòu)金屬材料的結(jié)構(gòu) 金屬鍵沒有方向性，因此在金屬晶體中，每個(gè)金屬原子周圍總是盡可 能多地鄰接金屬原子，并

12、緊密地堆積在一起。 即：金屬晶體內(nèi)原子都以具有較高配位數(shù)為特征。 金屬晶體的堆積模型： 把金屬晶體看成是由直徑相等的圓球狀金屬原子在三維空間堆積構(gòu)建而成的 模型。 材料的結(jié)構(gòu) 緊密堆積緊密堆積 第一層：同層中，最緊密的堆積方式是，一個(gè)球與周圍 6 個(gè)球相切，在中心的周 圍形成 6 個(gè)凹位。 第二層：對(duì)第一層來講最緊密的堆積方式是將球?qū)?zhǔn)1, 3, 5 位 （若對(duì)準(zhǔn)2, 4, 6 位, 其情形是一樣的）。 第三層：對(duì)第一、二層來說, 可以有兩種最緊密的堆積方式: 第一種是將球?qū)?zhǔn)第一層的球, 于是每兩層形成一個(gè)周期，即 ABAB 堆積方式。 ABAB 堆積方式稱為六方緊密堆積（HCP），配位數(shù)

13、12（同層 6, 上下各 3）?？臻g利用率為 74.05%。 第二種：是將球?qū)?zhǔn)第一層的 2， 4， 6 位，不同于 AB 兩層 的位置，這是 C 層，第四層再排 A， 于是形成 ABCABC 三層一個(gè)周期。 ABCABC堆積方式稱為面心立方堆積（FCC），配位數(shù) 12?？臻g利用率為 74.05%。 等大球體緊密堆積中，存在著兩種空隙： 一種是處于四個(gè)球體包圍之中的空隙，四個(gè)球體中心之聯(lián)線恰好成一個(gè)四面體的形 狀，稱為四面體空隙。 另一種是處于六個(gè)球體包圍之中的空隙，六個(gè)球體中心之聯(lián)線恰好聯(lián)成一個(gè)八面體 的形狀，稱為八面體空隙。 在AB型六方緊密堆積中，每個(gè)球的周圍共有六個(gè)八面體空隙和八個(gè)四面

14、體空 隙。但是，八面體空隙由六個(gè)球組成，四面體空隙由四個(gè)球組成，因此一個(gè)球體 周圍的八面體空隙不能都屬于它，而只有61/6=1八面體和81/4=2個(gè)四面體是 屬于一個(gè)球體的所以，若有n個(gè)等大球體作最緊密堆積時(shí)，就必定有n個(gè)八面體空 隙和2n個(gè)四面體空隙。對(duì)于ABC型的立方緊密堆積，這一結(jié)果同樣正確。 立方體心堆積（BCC）：配位數(shù) 8, 空間利用率為 68.02% 多數(shù)是體心立方、面心立方和緊密堆積六方結(jié)構(gòu)。堿金屬均為體心立方，Z=8；堿土 金屬多數(shù)為六方密堆積， Z=12；過渡金屬先是六方密堆積和體心立方，最后完全過 渡到面心立方結(jié)構(gòu)。面心立方和六方密堆積一樣，是最密的堆積方式，Z也是12。

15、 金剛石型結(jié)構(gòu) 晶體中每一個(gè)C原子通過C原子 四個(gè)SP3雜化軌道與鄰近4個(gè)C原 子形成共價(jià)鍵，無數(shù)個(gè)C原子就 這樣相互連結(jié)，構(gòu)成一個(gè)三度空 間的骨架型結(jié)構(gòu)，組成一個(gè)完整 晶體。 如：金剛石、硅、鍺等 金屬材料可以看成是由晶體的聚集體構(gòu)成的。 對(duì)純金屬一般認(rèn)為是微細(xì)晶粒的聚集體； 對(duì)合金則可看作母相金屬原子的晶體與加入的合金晶體等聚合而成的聚集體。 晶粒間的結(jié)合力要比晶粒內(nèi)部的結(jié)合力小。 軟鋼、銅、金、鋁等之所以能經(jīng)受大的塑性變形，是由于在發(fā)生滑移變形的同時(shí)， 原子相互間的位置依次錯(cuò)開又形成了新的鍵，從整體看，是由于原子間的鍵難于 斷開的緣故。 晶粒晶界上的結(jié)合是機(jī)械結(jié)合，即金屬由高溫熔體凝固析

16、晶時(shí)，相互嚙合牢固地 結(jié)合在一起。晶粒間的接觸面越大，結(jié)合力也越大。 無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu) A、金剛石型結(jié)構(gòu) B、硅酸鹽結(jié)構(gòu) 陶瓷的主要結(jié)構(gòu)，硅酸鹽中Si與O的結(jié)合鍵為離子鍵和共價(jià)鍵的混合鍵，其結(jié) 構(gòu)特征是硅總是位于由四個(gè)氧離子組成的四面體中心構(gòu)成SiO44-四面體。 硅氧四面體之間由通過共頂點(diǎn)的氧以不同形式相互連接，形成島狀、鏈狀、層狀、 立體網(wǎng)絡(luò)狀等不同結(jié)構(gòu)的硅酸鹽。 （1）鏈狀結(jié)構(gòu) 是SiO44-四面體共有一個(gè)氧連結(jié)在一維方向延伸成鏈狀?？梢孕纬蓡捂溁螂p 鏈。如石棉纖維的纖維間的鍵合力要 比鏈狀結(jié)構(gòu)方向上的小，所以天然產(chǎn)的原礦容 易開裂分散成纖維狀。 透輝石 CaOMgO2SiO2 （2

17、）層狀結(jié)構(gòu) 硅氧四面體通過三個(gè)共同氧在二維平面內(nèi)延伸成一個(gè)硅氧四面體層。在硅氧層中，處 于同一平面的三個(gè)陽離子都被硅離子共用而形成一個(gè)無限延伸的六節(jié)環(huán)層，這三個(gè)樣 都是橋氧，電荷以達(dá)到平衡。另一個(gè)頂角向上的氧、負(fù)電荷尚未平衡，成為自由氧。 它將與硅氧層以外的陽離子相連。這種自由氧在空間排列也形成六邊形網(wǎng)絡(luò)。 其代 表類型有高嶺石結(jié)構(gòu) 。層與層之間是由范德華鍵結(jié)合的，鍵合力很弱，容易產(chǎn)生劈 裂。 A、高嶺石結(jié)構(gòu)Al4(Si4O10)(OH)8或Al2O32SiO22H2O B、蒙脫石結(jié)構(gòu)（(MXnH2O)(Al2-XMgX)(Si4O10)(OH)2） 滑石結(jié)構(gòu)（Mg3(Si4O10)(OH)2

18、或3MgO4SiO2H2O）與蒙脫石相近 C、伊利石結(jié)構(gòu)（K11.5Al4(Si76.5Al11.5O20)(OH)4） 白云母結(jié)構(gòu)（KAl2(AlSi3)O10(OH)2或K2O3Al2O36SiO22H2O ）與伊利石相近 （3）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 每個(gè)硅氧四面體的四個(gè)頂角都與相鄰的硅氧四面體共頂形成以三維方向相 互間結(jié)合的硅酸鹽網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。質(zhì)地是較硬的，如石英。這種結(jié)構(gòu)在破壞時(shí)需要 切斷Si-O鍵。 C、玻璃結(jié)構(gòu) 無機(jī)玻璃可以看成是處在過冷狀態(tài)的一種粘度極高的液體，整個(gè)結(jié)構(gòu)不具有晶體 的規(guī)則排列。玻璃的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是原子排列近程較有序，遠(yuǎn)程無序。可表現(xiàn)出各種模 式，鍵型有共價(jià)鍵和離子鍵。 CaF2（螢石

19、）型結(jié)構(gòu) 用緊密堆積排列方式考慮，可以看作Ca2+按立方緊密堆積排列，而F-離子填充 于全部四面體空隙中。圖中Ca2+離子位于立方體中心，F(xiàn)-離子位于立方體的頂角， 立方體之間以共棱關(guān)系相連。在CaF2晶體結(jié)構(gòu)中，由于以Ca2+離子形成的緊密堆積 中，八面體空隙全部空著，八個(gè)F-離子之間就有一個(gè)較大的“空洞”，所以，在螢 石結(jié)構(gòu)之中，往往存在著負(fù)離子擴(kuò)散機(jī)制。 還存在著一種結(jié)構(gòu)與螢石完全相同，只是陰、陽離子的位置完全互換的晶體，如 Li2O, Na2O, K2O等。其中Li+、Na+、K+離子占有螢石結(jié)構(gòu)中F-的位置，而O2-離 子占有的Ca2+位置，這種結(jié)構(gòu)稱為反螢石結(jié)構(gòu)。 鈣鈦礦型結(jié)構(gòu) 鈣

20、鈦礦型結(jié)構(gòu)在電子材料中十分重要，因?yàn)橐幌盗芯哂需F電性質(zhì)的晶體都屬于這 類結(jié)構(gòu)，如BaTiO3、PbTiO3,、SrTiO3,等。 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)通式ABO3,中的A代表二價(jià)金屬離子，如Ca2+、Pb2+、Ba2+等；B代表 四價(jià)正離子如Ti4+、Zr4+等。也可以A代表一價(jià)的正離子如K+，而B代表五價(jià)正離子 如鈮Nb5+等。這個(gè)結(jié)構(gòu)是以，氧離子與較大的正離子A（如Ba2+）一起按立方密堆排 列，而較小的正離子B（如Ti4+）在八面體間隙中。 鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)材料大多存在著晶型轉(zhuǎn)變，一般說來其高溫型是立方對(duì)稱的，在經(jīng) 過某臨界溫度后發(fā)生畸變使對(duì)稱性降低，但離子排列的這種八面體關(guān)系仍然保持著。 在原胞的一

21、個(gè)軸向發(fā)生畸變就變成四方晶系；若在兩個(gè)軸向發(fā)生不同程度的伸縮就畸 變成正交晶系；在體對(duì)角線111方向的伸縮畸變會(huì)使某些晶體變成有自發(fā)偶極矩的 鐵電相或反鐵電相。 從顯微結(jié)構(gòu)上看絕大多數(shù)陶瓷材料通常含有一種或一種以上的晶相，一定數(shù)量的玻 璃相，少量或極少量的氣相（氣孔）。 可以歸納為結(jié)晶相、固溶體相、玻璃相和氣相。 結(jié)晶相又可分為主晶相、次晶相及第三晶相。 晶相是陶瓷材料中最主要的組成部分，這是因?yàn)樵诖膳鲀?nèi)晶相往往是大量的，同時(shí)晶 體通常互相連接交織而形成結(jié)構(gòu)的骨架。因此晶相對(duì)陶瓷材料的物理、化學(xué)性質(zhì)往往 起決定性作用。 在多晶材料中，較重要的顯微結(jié)構(gòu)參數(shù)是晶粒和晶粒尺寸，它們對(duì)材料性能的影響很

22、 大。 氧化物是大多數(shù)陶瓷，尤其是特種陶瓷的主要組成和結(jié)晶相。 在氧化物結(jié)構(gòu)中，其中較大的氧離子組成密堆砌的骨架，較小的金屬離子填充間隙中， 從而形成堅(jiān)固的離子鍵。在密堆砌結(jié)構(gòu)中，一般有兩種形式的間隙，即八面體和四面 體間隙，如MgO、CaO、TiO2 、Al2O3等。 非氧化物是指金屬碳化物、氮化物、硅化物及硼化物等，它們是特種陶瓷（或金屬陶 瓷）的主要組成和結(jié)晶相，主要是由強(qiáng)大的離子鍵結(jié)合，但也有定成分的金屬鍵和共 價(jià)鍵。如下TiC、WC、 BN、Si3N4、AIN等。 普通陶瓷中的玻璃相是以長石熔融液相為主體構(gòu)成的非晶態(tài)。玻璃相組成隨著壞料 組成、分散度、燒成時(shí)間以及窯內(nèi)氣氛的不同而變化

23、。 玻璃相的作用是： 將分散的晶相粘接起來，填充晶相之間的空隙，提高材料的致密度。 降低燒成溫度，加快燒結(jié)過程； 阻止晶體轉(zhuǎn)變，抑制晶體長大及填充氣孔間隙； 獲得一定程度的玻璃特性，如透光性等。 玻璃相對(duì)陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度、介電性能、耐熱性、耐火性等均是不利的。 陶瓷中的氣相主要是來自于坯料中各成分在加熱過程中單獨(dú)或者相互發(fā)生物理、化 學(xué)作用所生成的空隙；這些空隙除大部分被玻璃相填充外，還有少部分殘留下來變 成氣孔。 顯氣孔 密閉氣孔 除多孔瓷外，氣孔的存在對(duì)陶瓷性能是不利的，它降低了陶瓷的強(qiáng)度，是造成裂紋 的根源，使介電損耗增大等 高分子化合物是由大量重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元連接而成。高分子材料的結(jié)構(gòu)包括

24、高分子鏈的結(jié) 構(gòu)及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。 A、單體 單體是大分子構(gòu)成的最基本組成單元。通常它們是碳（C）和氫（H）為主組成比 較簡單的低分子化合物。 常見的單體： 含有碳碳雙鍵的烯類單體，包括單烯類、共扼二烯烴，甚至炔烴，如乙烯、丙 烯、氯乙烯、四氟乙烯、乙酸乙烯、丙烯睛、苯乙烯、丁二烯、氯丁二烯等； 羰基化合物，如甲醛、乙醛，甚至酮類； 雜環(huán)化合物，包括碳氧環(huán)、碳氮環(huán)，如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等； 多官能團(tuán)化合物，如多元酸、多兒醇、多元胺、酚類、脈、醛類、多異散酸醋、 有機(jī)硅氧烷等。 高分子材料的結(jié)構(gòu) B、鏈狀結(jié)構(gòu) 現(xiàn)已經(jīng)知道多數(shù)天然高分子、合成高分子和生物高分子都具有鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。許 多高分子是由多價(jià)原子彼

25、此以主價(jià)鍵結(jié)合而成的長鏈狀分子。其分子直徑與長度之 比可達(dá)1:1000以上。一個(gè)結(jié)構(gòu)單元相當(dāng)于一個(gè)小分子，具有周期性。 高分子的長鏈的形式： 伸展?fàn)睢o規(guī)線團(tuán)狀、折疊狀、螺旋狀等形式。 這類線型結(jié)構(gòu)的高分子化合物在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀苊浕蛉芙猓邷囟葧r(shí)則軟化、 流動(dòng)，因此易于加工，可反復(fù)加工使用，并具有良好的彈性和塑性。 大部分高分子化合物的主鏈由CC單鍵組成，每個(gè)單鍵都有一定的鍵長和鍵角，并能在 保持它們不變的情況下任意旋轉(zhuǎn)，這稱為單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，即每個(gè)單鍵可以圍繞其相鄰單鍵 按一定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。 大分子鏈的這種能通過單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)改變其構(gòu)象的特性稱為大分子鏈的柔順性。 影響大分子鏈柔順性的主要因素： 主鏈結(jié)構(gòu)。主鏈全由單鍵組成時(shí)，分子鏈的柔順性最好。在常見的三大類主鏈結(jié)構(gòu)中， 柔順性的大小SiOSiOCOCO CCCC。 主鏈中含有 孤立雙鍵時(shí)，柔順性增大；主鏈中含有芳雜環(huán)時(shí)，柔順性很低，但剛性較好，能耐高溫。 取代基的特性。 取代基其有極性時(shí)，使分子鏈之間的作用增大，內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到阻礙，柔順性下降； 取代基的體積越大，對(duì)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的阻礙就大，柔順性就差； 取代基分布對(duì)稱，有利于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，柔順性好。 C、交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是指高分子化合物的構(gòu)成是按三維空間進(jìn)行的，分子鏈和分子鏈 之間發(fā)生交聯(lián)而成為立體結(jié)構(gòu)，就像一張不規(guī)則的網(wǎng)，故稱網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 這類高分子化合物不溶于任