第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件

晶態(tài)和非晶態(tài)材料的特性第二章方鉛礦(Galena,PbS)石英(Quartz,SiO2),玻璃(glass,SiO2)

晶態(tài)和非晶態(tài)材料的特性第二章方鉛礦(Galena,PbS)1第二章非整比化合物材料與亞穩(wěn)態(tài)材料2.1晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)2.2非整比化合物材料2.3液晶材料2.4亞穩(wěn)態(tài)材料2.5玻璃和陶瓷主要內(nèi)容：第二章非整比化合物材料與亞穩(wěn)態(tài)材料2.1晶體結(jié)構(gòu)22.1晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)一、晶體特征二、晶體點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)2.1晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)一、晶體特征二、晶體點(diǎn)群和晶體的32.3.3Structure&physicalperformanceofcrystalmaterials（1）均勻性（2）各向異性（3）自范性（4）晶體具有明顯確定的熔點(diǎn)（5）晶體的對(duì)稱性

（6）晶體對(duì)X射線的衍射

一、晶體特征2.3.3Structure&physicalper4（1）均勻性整個(gè)晶體是由晶胞并置堆砌而成所以晶體必然表現(xiàn)為各部分性狀相同的物體，例如有著相同的密度，化學(xué)組成非晶體的各種性質(zhì)均具有均勻性,但與晶體的均勻性的起源并不相同,前者是等同晶胞在空間按同一方式重復(fù)排列的結(jié)果,而后者則是質(zhì)點(diǎn)的雜亂無(wú)章排列所致.所以二者有實(shí)質(zhì)不同的均勻性。（1）均勻性整個(gè)晶體是由晶胞并置堆砌而成所以晶體必然表現(xiàn)為各5(1)（2）各向異性晶體的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光的透射、折射、偏振、壓電性、硬度等性質(zhì)常因晶體取向不同而異，叫做各向異性。如石墨在與層平行的方向上具有導(dǎo)電性，而在與層垂直的方向上就不具有導(dǎo)電性。如：從不同方向觀察紅寶石或藍(lán)寶石，會(huì)發(fā)現(xiàn)寶石的顏色不同，這是由于方向不同，晶體對(duì)光的吸收性質(zhì)不同。(1)（2）各向異性晶體的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光的透射、折射、偏振、6晶體的各向異性是由其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的有序排列，即晶體內(nèi)部原子的周期性排列所決定的晶體的各向異性是由其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的有序排列，即晶體內(nèi)部原子的周期7（3）自范性F+V=E+2

其中，F(xiàn)-晶面，V-頂點(diǎn)，E-晶棱

在適當(dāng)?shù)臈l件下,晶體能自發(fā)的長(zhǎng)出由晶面、晶棱、晶頂?shù)葞缀卧貒傻耐苟嗝骟w外形,這種性質(zhì)就稱為晶體的自范性.凸多面體的晶面數(shù)（F）、晶棱數(shù)（E）、和頂點(diǎn)數(shù)（V）相互之間的關(guān)系符合公式（3）自范性F+V=E+2在適當(dāng)?shù)臈l件下,8晶面夾角守恒定律:

盡管同一種晶體其外形可能不同，但相應(yīng)的兩晶面之間的夾角總是不變的，這稱為晶面夾角守恒定律。丹麥化學(xué)家斯單諾在玩水晶時(shí)，不小心把水晶打爛了，當(dāng)他很心痛地彎腰撿起打碎了的水晶時(shí)，驚奇地發(fā)現(xiàn)，破碎了的水晶碎片都是一樣的，具有固定的角度，這就是著名的晶面角守恒定理。

晶面夾角守恒定律:盡管同一種晶體其外形可能不同，但相9（4）晶體具有明顯確定的熔點(diǎn)晶體與非晶體的加熱時(shí)間-溫度（即t-T）曲線上晶體具有固定的熔點(diǎn),反映在加熱時(shí)間-溫度曲線上出現(xiàn)平臺(tái),而非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),反映在曲線上不會(huì)出現(xiàn)平臺(tái).（4）晶體具有明顯確定的熔點(diǎn)晶體與非晶體的加熱時(shí)間-溫度（即10第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件11第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件12（5）晶體的對(duì)稱性

（5）晶體的對(duì)稱性13（6）晶體對(duì)X射線的衍射

內(nèi)部結(jié)構(gòu)在空間排列的周期性（等距性）使得晶體可作為X射線衍射的天然光柵,而晶體外形的對(duì)稱性又使得衍射線（點(diǎn)）的分布具有特定的對(duì)稱性.這是X射線衍射測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和依據(jù).（6）晶體對(duì)X射線的衍射內(nèi)部結(jié)構(gòu)在空間排列的周期性（等距性14ComparisonComparisonCurveofX-rayDiffractionComparisonComparisonCurveof15非晶體的宏觀特征（1）只有玻璃轉(zhuǎn)化溫度，無(wú)熔點(diǎn)。（2）沒(méi)有規(guī)則的多面體幾何外型，可以制成玻璃體，絲，薄膜等特殊形態(tài)。（3）物理性質(zhì)各向同性。（4）均勻性來(lái)源于原子無(wú)序分布的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律，無(wú)晶界。非晶體的宏觀特征1612/21/202212:56:38PM172.2.2TransformationTransformationJ晶態(tài)非晶態(tài)？12/18/20223:51:18PM172.2.2T17晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變非晶態(tài)所屬的狀態(tài)屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，所以非晶態(tài)固體總有向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，即非晶態(tài)固體在一定溫度下會(huì)自發(fā)地結(jié)晶，轉(zhuǎn)化到穩(wěn)定性更高的晶體狀態(tài)。通常呈晶體的物質(zhì)如果將它從液態(tài)快速冷卻下來(lái)也可能得到非晶態(tài)。如把水晶的結(jié)晶溶化，再使它冷卻，可得非晶體的石英玻璃。而非晶體的玻璃，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，在它里面生成了微小的晶體，形成透明性減弱的模糊斑點(diǎn)。這說(shuō)明晶體轉(zhuǎn)化為非晶體需要一定的條件，而非晶體經(jīng)過(guò)一定時(shí)間會(huì)自動(dòng)變成晶體。晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變非晶態(tài)所屬的狀態(tài)屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，所以181、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類2、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)二、晶體點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)1、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類2、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)二、晶體點(diǎn)19一、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類32個(gè)晶體學(xué)點(diǎn)群的分類非中心對(duì)稱的點(diǎn)群中心對(duì)稱的點(diǎn)群（Laue）點(diǎn)群純旋轉(zhuǎn)操作點(diǎn)群非純旋轉(zhuǎn)點(diǎn)群循環(huán)群雙面群立方群11個(gè)21個(gè)盡管自然界中晶體的外形是多種多樣變化無(wú)窮的，而就其對(duì)稱性來(lái)看卻并不超出32種點(diǎn)群代表的宏觀對(duì)稱類型。由于晶體的物理性質(zhì)由晶體對(duì)稱性決定，而且也只決定于它的點(diǎn)群的對(duì)稱性，所以對(duì)晶體學(xué)點(diǎn)群的研究十分重要。一、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類32個(gè)晶非中心對(duì)稱的點(diǎn)群中心對(duì)稱的點(diǎn)群純20純旋轉(zhuǎn)操作點(diǎn)群（11個(gè)）循環(huán)群雙面群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群雙面群雙面群雙面群雙面群立方群立方群立方群純旋轉(zhuǎn)操作點(diǎn)群循環(huán)群雙面群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群雙面21二、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)晶體的點(diǎn)群是它的任意一種物理性質(zhì)對(duì)稱群的子群。一種晶體的任意一種性質(zhì)的對(duì)稱群必須包括該晶體的點(diǎn)群的對(duì)稱操作。晶體對(duì)稱性的這種關(guān)系稱為Neumann定理物理性質(zhì)晶體對(duì)稱性的信息二、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)晶體的點(diǎn)群是它的任意一種物理性22根據(jù)這種關(guān)系可以從晶體的物理性質(zhì)推引出有關(guān)晶體對(duì)稱性的信息；也可以從對(duì)稱性尋找具有某種物理性能的材料根據(jù)這種關(guān)系可以從晶體的物理性質(zhì)推引出有關(guān)晶體對(duì)稱性的信息；23當(dāng)壓電材料受到外力作用時(shí)，其表面將產(chǎn)生電荷，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。壓電效應(yīng)利用壓電材料可以制成力敏元件，用來(lái)測(cè)量力和能轉(zhuǎn)變成力的各種物理量壓電性：要求晶體的對(duì)稱性為:

沒(méi)有對(duì)稱中心晶體的物理性質(zhì)當(dāng)壓電材料受到外力作用時(shí)，其表面將產(chǎn)生電荷，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電24熱電效應(yīng)，是當(dāng)受熱物體中的電子(空穴)，隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象。熱電效應(yīng)美國(guó)舊金山大學(xué)的一位科學(xué)家在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，他從鯊魚鼻子的皮膚小孔里提取了一種與普通明膠相似的膠體，能把海水溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送給神經(jīng)細(xì)胞，使鯊魚能夠感知0.001攝氏度的溫度變化，從而準(zhǔn)確地找到食物—科學(xué)家猜測(cè)，其他動(dòng)物體內(nèi)也可能存在類似的膠體.這種因溫差而產(chǎn)生電流的性質(zhì)與半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)類似

生物熱電效應(yīng)熱電體的主要作用是將熱輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。熱電效應(yīng)，是當(dāng)受熱物體中的電子(空穴)，隨著溫度梯度由高溫區(qū)25鐵電效應(yīng)所謂鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其自發(fā)極化的方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。鐵電材料的這種特性被稱為“鐵電效應(yīng)”。鐵電現(xiàn)象是在一種名為鈣鈦礦的材料中發(fā)現(xiàn)的，而鈣鈦礦材料的晶格點(diǎn)陣中的離子，是在某一方向上被分離成的正負(fù)離子，也就是在鈣鈦礦晶體內(nèi)部產(chǎn)生了一個(gè)電耦極子。當(dāng)給這種晶體加上一個(gè)電壓時(shí)，這些耦極子就會(huì)在電場(chǎng)作用下排列。改變電壓的方向，可使耦極子的方向反轉(zhuǎn)。耦極子的這種可換向性，意味著它們可以在記憶芯片上表示一個(gè)“信息單元”。而且，即使在電壓斷開(kāi)時(shí)，這些耦極子也會(huì)保持在原來(lái)的位置，使鐵電存儲(chǔ)器不用電就能保存數(shù)據(jù)。

目前，鐵電效應(yīng)已在低容量的鐵電存儲(chǔ)器芯片中得到應(yīng)用。鐵電效應(yīng)所謂鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有26晶體的力學(xué)性能晶體的力學(xué)性能重要決定于晶體內(nèi)部原子間的結(jié)合力，但與晶體對(duì)稱性沒(méi)有直接關(guān)系。改進(jìn)的Mohs硬度標(biāo)度和相應(yīng)的材料晶體的力學(xué)性能晶體的力學(xué)性能重要決定于晶體內(nèi)部原子間的結(jié)合力272.2非整比化合物材料晶體中出現(xiàn)空位或填隙原子，使化合物的成分偏離整比性，該化合物被稱為非整比化合物，是指它的組成中各類原子的相對(duì)數(shù)目不能用幾個(gè)小的整數(shù)比表示的化合物。非整比化合物生成的情況，以及在不同方面的應(yīng)用可以有以下幾種情況：2.2非整比化合物材料晶體中出現(xiàn)空位或填隙原子，使化合物的28一氧化鈦的化學(xué)組成變化范圍很寬，可以從TiO0.82

到TiO1.18。將整比的TiO在高于或低于整比TiO的分解壓的各種不同的氧分壓下加熱，既可以在空位中加入過(guò)量的氧，也可以脫去部分的氧形成過(guò)量的鈦。氧的數(shù)量不同，鈦的價(jià)態(tài)不同，電導(dǎo)性質(zhì)不同。1.某種原子過(guò)多或短缺半導(dǎo)體材料應(yīng)用一氧化鈦的化學(xué)組成變化范圍很寬，可以從TiO0.82到Ti292.層間嵌入某些離子、原子或分子而以Ni部分地取代LiCoO2中的Co，制成的非整比化合物晶體LiNixCo1-xO2兼?zhèn)淞薈o系、Ni系材料的優(yōu)點(diǎn)充電電池材料應(yīng)用2.層間嵌入某些離子、原子或分子而以Ni部分地取代LiC303.晶體中吸收了某些小原子氫可以和許多過(guò)渡金屬形成可變組成的間隙型氫化物，例如PdHx、LaNi5Hx、FeTiHx等。由于這些金屬氫化物可以可逆地分解，從而得到金屬和氫氣，因此是很好的儲(chǔ)氫材料，它們的儲(chǔ)氫量往往可以超過(guò)相同體積的液態(tài)氫。儲(chǔ)氫材料3.晶體中吸收了某些小原子氫可以和許多過(guò)渡金屬形成可變組312.4液晶材料目前作為一種新型的顯示材料，與集成電路一起在圖像顯示技術(shù)上開(kāi)創(chuàng)了新的方法，在電光學(xué)、熱化學(xué)、分子光譜等許多領(lǐng)域中有廣泛的用途。2.4液晶材料目前作為一種新型的顯示材料，與集成電路一起在32液晶屬于晶體?非晶體?根據(jù)固體物質(zhì)的組成原子(分子、離子)在空間排列是否長(zhǎng)程有序，可將固體物質(zhì)分為晶態(tài)和非晶態(tài)。液晶——像晶體的液體第四態(tài)液晶屬于晶體?非晶體?根據(jù)固體物質(zhì)的組成原子(分子、離子)在33液晶的發(fā)現(xiàn)1888年奧地利的植物學(xué)家F·Reinitzer在作加熱膽甾醇的苯甲酸脂實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開(kāi)始溶化，先生成一種呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當(dāng)再進(jìn)一步升溫后，才變成透明的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？液晶的發(fā)現(xiàn)1888年奧地利的植物學(xué)家F·Reinitzer在34F·Reinitzer把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這種液體具有雙折射性。后來(lái),德國(guó)物理學(xué)家Otto·Leimann把處于“中間地帶”的渾濁液體叫做液晶，簡(jiǎn)稱為“LC”(liquidcrystal)。在這以后用它制成的液晶顯示器件被稱為L(zhǎng)CD。液晶好比是既不象馬,又不象驢的騾子,所以有人稱它為“有機(jī)界的騾子”.F·Reinitzer把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下35結(jié)晶狀的固體各向同性的液體中間相

塑性晶體

液態(tài)晶體圓球狀位置有序，方向無(wú)序晶格排列，不具流動(dòng)性長(zhǎng)條狀、圓盤狀位置無(wú)序，方向有序有流動(dòng)性塑晶——像液體的固體液晶——像晶體的液體結(jié)晶狀的固體各向同性的液體中間相塑性晶體液態(tài)晶體圓球狀長(zhǎng)36液晶（LC：LiquidCrystal

）液晶（液態(tài)晶體的簡(jiǎn)稱）

像晶體的液體叫液晶液晶態(tài)：是一種介于液體和晶體之間的中間態(tài)，也有人稱其為物質(zhì)的第四態(tài)。液晶是一種同時(shí)具備液體的流動(dòng)性和晶體的規(guī)則排列特性的物質(zhì)。既有液體的流動(dòng)性、粘度、形變等機(jī)械性質(zhì)，又有晶體的熱、光、電、磁等物理性質(zhì)。液晶（LC：LiquidCrystal）液晶（液態(tài)晶371888年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）首先發(fā)現(xiàn)了液晶1968年，美國(guó)RCA公司海麥爾（G.H.Heilmeier）首先發(fā)現(xiàn)了液晶的電光效應(yīng)1973年日本SHARP公司制造出世界上第一個(gè)液晶顯示器件（LCD：LiquidCrystalDevice）1888年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）38小分子液晶:用于液晶顯示器高分子液晶:高強(qiáng)度纖維，用于防彈衣，高功能塑料等。液晶的類型（按相對(duì)分子質(zhì)量大小分）小分子液晶:用于液晶顯示器高分子液晶:高強(qiáng)度纖維，用于防彈39有液晶態(tài)的化合物條件：形狀呈棒狀，長(zhǎng)約數(shù)納米，分子的長(zhǎng)度約為寬度的4－8倍，分子量為200～500gmol-1的有機(jī)化合物才具有液晶態(tài)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的有液晶特性的物質(zhì)（主要是一些有機(jī)化合物）有六七千種。并非所有化合物都有液晶態(tài)有液晶態(tài)的化合物條件：形狀呈棒狀，長(zhǎng)約數(shù)納米，分子的長(zhǎng)度約為40（1）熱致液晶（2）溶致液晶熱致性液晶是依靠溫度的變化，在某一溫度范圍形成液晶態(tài)物質(zhì)。將某些物質(zhì)溶于水或有機(jī)溶劑中顯示出液晶態(tài)溶致液晶廣泛存在于自然界，特別是生物體內(nèi)。很多生物體的構(gòu)造，例如大腦、神經(jīng)、肌肉、血液等生命的新陳代謝、知覺(jué)、信息傳遞等生命現(xiàn)象都與溶致液晶有關(guān)熱致性液晶溶致性液晶液晶的類型（按成因分）作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶。流致性液晶壓致性液晶（1）熱致液晶（2）溶致液晶熱致性液晶是依靠溫度的變化，在某41除了這兩類液晶物質(zhì)外，人們還發(fā)現(xiàn)了在外力場(chǎng)（壓力、流動(dòng)場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)和光場(chǎng)等）作用下可形成液晶。例如聚乙烯在某一壓力下可出現(xiàn)液晶態(tài)，是一種壓致性液晶。聚對(duì)苯二甲酰對(duì)氨基苯甲酰肼在施加流動(dòng)場(chǎng)后可呈現(xiàn)液晶態(tài)，因此屬于流致性液晶。（4）流致性液晶（3）壓致性液晶除了這兩類液晶物質(zhì)外，人們還發(fā)現(xiàn)了在外力（4）流致性液晶（342根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，熱致性液晶有三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型、向列型和膽甾型。（見(jiàn)圖）。近晶型向列型膽甾型熱致性液晶：根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，熱致性液晶有三種結(jié)構(gòu)類型：43在這類液晶中，液晶分子呈二維有序性：棒狀分子互相平行排列成層狀，分子的長(zhǎng)軸垂直于層狀平面。分子可在本層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，但不能來(lái)往于各層之間。因此，層狀結(jié)構(gòu)之間可以相互滑移，而垂直于層片方向的流動(dòng)卻很困難。近晶型液晶相近晶型液晶是所有液晶中最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類，因此得名。近晶型液晶的粘度與表面張力都較大，對(duì)外界磁場(chǎng)、溫度變化不敏感。在這類液晶中，液晶分子呈二維有序性：棒狀分子互相平行排列成層44液晶分子只有一維有序：分子長(zhǎng)軸彼此平行但分子重心分布無(wú)序、不分層，分子可以自由流動(dòng)，分子在空間排列成線狀，始終平行某一方向向列型液晶流動(dòng)性最大；對(duì)外界電磁、溫度、應(yīng)力變化都很敏感，（目前顯示器中應(yīng)用最多的液晶材料）向列型液晶相液晶分子只有一維有序：分子長(zhǎng)軸彼此平行但分子重心分布無(wú)序、不45液晶分子排列成層，每層分子長(zhǎng)軸方向相同，且平行于層，但每層長(zhǎng)軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)變化，多層扭轉(zhuǎn)成螺旋形膽甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮顏色，并有極高的旋光能力。膽甾型液晶相在屬于膽甾型液晶的物質(zhì)中，有許多是膽甾醇的衍生物，因此得名。液晶分子排列成層，每層分子長(zhǎng)軸方向相同，且平行于層，但每層長(zhǎng)46現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，除了長(zhǎng)棒型結(jié)構(gòu)的液晶分子外，還有一類液晶是由剛性部分呈盤型的分子形成。在形成的液晶中多個(gè)盤型結(jié)構(gòu)疊在一起，形成柱狀結(jié)構(gòu)。盤型液晶分子排列呈圓盤狀沒(méi)有電各向異性有光學(xué)各向異性現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，除了長(zhǎng)棒型結(jié)構(gòu)的液晶分子外，還有一類液晶是由剛性部47在電的作用下，液晶分子的初始排列發(fā)生改變，從而使液晶的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象液晶的電光效應(yīng)微小的外部能量——電場(chǎng)、磁場(chǎng)、應(yīng)力、熱能等就能實(shí)現(xiàn)液晶分子狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，從而引起液晶的光、電、磁等物理性質(zhì)的各向異性的改變液晶的各向異性液晶的應(yīng)用物理性質(zhì)在電的作用下，液晶分子的初始排列發(fā)生改變，從而使液晶的光學(xué)性48液晶顯示器玻璃基片彩色濾光片TFTTFTTFT玻璃基片偏振片偏振片取向膜透明電極液晶LCD的結(jié)構(gòu)：將液晶夾在有導(dǎo)電能力的玻璃平板間，在兩玻璃板間施加電壓，利用電壓控制液晶分子的排列方式，進(jìn)而控制背光燈管所發(fā)出之光的透射程度，利用這種原理設(shè)計(jì)的顯示器，叫液晶顯示器（LCD）。這種液態(tài)光電顯示材料，利用液晶的電光效應(yīng)把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成字符、圖像等可見(jiàn)信號(hào)。液晶顯示器玻璃基片彩色濾光片TFTTFTTFT玻璃基片偏振片49液晶顯示器為什么能夠成像呢？液晶玻璃基片彩色濾光片玻璃基片背光源液晶在正常情況下,其分子排列很有秩序,顯得清澈透明,一旦加上直流電場(chǎng)后,分子的排列被打亂,進(jìn)而控制背光燈管所發(fā)出之光的透射程度，因而能顯示圖象.在液晶顯示器的屏幕上布滿了發(fā)光點(diǎn)，每個(gè)發(fā)光點(diǎn)上有紅、綠、藍(lán)三種色素，透射光經(jīng)三原色濾光片后，就可產(chǎn)生各種色彩了。液晶顯示器為什么能夠成像呢？液晶玻50液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)CRT（CathodeRayTube）純平顯示器來(lái)說(shuō)，液晶顯示器天生有擁有以下絕對(duì)優(yōu)勢(shì)：1、零輻射，低耗能，散熱小。LCD:通過(guò)扭轉(zhuǎn)液晶像素中的液晶分子偏轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)畫面還原。CRT：內(nèi)部具有超高壓元器件，由于高壓導(dǎo)致的x射線超標(biāo)。LCD:機(jī)器結(jié)構(gòu)電路簡(jiǎn)單，模塊化以及芯片的高集成化足以把電路工作時(shí)候產(chǎn)生的電磁輻射降到最低，能耗也小，散熱也小。CRT顯示器：由于考慮到散熱，不得以在屏蔽罩上鉆孔導(dǎo)致輻射的泄露。液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)CRT（CathodeRayTu512、纖薄輕巧正是液晶顯示器的出現(xiàn)，才令手提電腦的發(fā)明成為可能。同樣，桌式液晶顯示器雖然在體積以及重量上要比手提電腦的都要大一些，但是，相對(duì)那又笨又重的CRT顯示器來(lái)說(shuō)就是小巫見(jiàn)大巫了。以15英寸的顯示器比較，CRT顯示器的深度一般接近50厘米，而大白鯊最新推出的液晶顯示器NF-1500MA的深度卻不到5厘米！2、纖薄輕巧正是液晶顯示器的出現(xiàn)，才令手提電腦的發(fā)明成為可能523、保護(hù)眼睛，強(qiáng)光線下清晰度高液晶本身不發(fā)光，屬于受光型顯示器件，只是反射環(huán)境光，顯示畫面穩(wěn)定而不閃爍，有利于長(zhǎng)時(shí)間的使用電腦，且強(qiáng)光線下反射的圖像反而更清晰。而CRT屬于主動(dòng)發(fā)光型顯示器件，螢光粉只在電子束轟擊下才發(fā)光，即使以85HZ的頻率轟擊螢光粉，在長(zhǎng)時(shí)間盯著熒屏仍然會(huì)因?yàn)槲灩夥鄣拈W爍而導(dǎo)致眼睛疲勞。3、保護(hù)眼睛，強(qiáng)光線下清晰度高液晶本身不發(fā)光，屬于受光型顯示53塑晶——像液體的固體一類具有塑性的固態(tài)晶體。其特殊宏觀性質(zhì)與形態(tài)起源于，在一定溫度條件下，晶體內(nèi)分子間的排列雖仍基本保持與三維點(diǎn)陣對(duì)應(yīng)的周期性而得以維持晶體的基本特征，但基于其分子旋轉(zhuǎn)勢(shì)壘較低的特殊性，分子在平衡位置產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的取向無(wú)序的狀態(tài)，從而使分子間較易產(chǎn)生滑動(dòng)而導(dǎo)致晶體呈現(xiàn)一定塑性。塑晶——像液體的固體一類具有塑性的固態(tài)晶體。其特殊宏觀性質(zhì)與541984年，美國(guó)在市場(chǎng)上推出一種塑晶家庭取暖材料。它和液晶相似，有晶體的三維周期性，但力學(xué)性質(zhì)象塑料。它能在恒定溫度下通過(guò)塑晶分子構(gòu)型發(fā)生固-固相變貯熱、放熱。塑晶在恒溫44℃時(shí)，白天吸收太陽(yáng)能而貯存熱能，晚上則放出白天貯存的熱能。另外將塑晶熔化到玻璃和有機(jī)纖維墻板中可用于貯熱，將調(diào)整配比后的塑晶加入玻璃和纖維制成的墻板中，能制冷降溫。我國(guó)對(duì)塑晶也開(kāi)展了一些實(shí)驗(yàn)研究，但尚未實(shí)際應(yīng)用。塑晶貯熱1984年，美國(guó)在市場(chǎng)上推出一種塑晶家庭取暖材料。它和液晶相552.4亞穩(wěn)態(tài)材料一、納米晶材料二、非晶態(tài)材料三、準(zhǔn)晶態(tài)材料2.4亞穩(wěn)態(tài)材料一、納米晶材料二、非晶態(tài)材料三、準(zhǔn)晶56穩(wěn)態(tài)：體系自由能最低的平衡狀態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)：體系高于平衡態(tài)時(shí)自由能的狀態(tài)的一種非平衡。同一化學(xué)成分的材料，其亞穩(wěn)態(tài)時(shí)的性能不同于平衡態(tài)時(shí)的性能，而且亞穩(wěn)態(tài)可因形成條件的不同而呈多種形式，它們所表現(xiàn)的性能迥異，在很多情況下，亞穩(wěn)態(tài)材料的某些性能會(huì)優(yōu)于其處于平衡態(tài)時(shí)的性能，甚至出現(xiàn)特殊的性能。因此，對(duì)材料亞穩(wěn)態(tài)的研究不僅有理論上的意義，更具有重要的實(shí)用價(jià)值。

亞穩(wěn)態(tài)材料穩(wěn)態(tài)：體系自由能最低的平衡狀態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)材料57非平衡的亞穩(wěn)態(tài)大致有以下幾種類型：（1）細(xì)晶組織當(dāng)組織細(xì)小時(shí)，界面增多，自由能升高，故為亞穩(wěn)狀態(tài)。（2）高密度晶體缺陷的存在晶體缺陷使原子偏離平衡位置，晶體結(jié)構(gòu)排列的規(guī)則性下降，故體系自由能增高。（3）形成過(guò)飽和固溶體即溶質(zhì)原子在固溶體中的濃度超過(guò)平衡濃度，甚至在平衡狀態(tài)是互不溶解的組元發(fā)生了相互溶解。（4）發(fā)生非平衡轉(zhuǎn)變，生成具有與原先不同結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)新相例如鋼及合金中的馬氏體、貝氏體，以及合金中的準(zhǔn)晶態(tài)相（5）由晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，由結(jié)構(gòu)有序變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)無(wú)序，自由能增高。非平衡的亞穩(wěn)態(tài)大致有以下幾種類型：58一、納米晶材料

納米晶材料（納米結(jié)構(gòu)材料）是由（至少在一個(gè)方向上）尺寸為幾個(gè)納米的結(jié)構(gòu)單元（主要是晶體）所構(gòu)成。納米晶材料是一種非平衡態(tài)的結(jié)構(gòu)，其中存在大量的晶體缺陷。納米材料也可由非晶物質(zhì)組成。由不同化學(xué)成分物相所組成的納米晶材料，通常稱為納米復(fù)合材料。

一、納米晶材料納米晶材料（納米結(jié)構(gòu)材料）是由（至少在59納米晶材料不僅具有高的強(qiáng)度和硬度，其塑性韌性也大大改善。納米晶導(dǎo)電金屬的電阻高于多晶材料，納米半導(dǎo)體材料卻具有高的電導(dǎo)率，米鐵磁材料具有低的飽和磁化強(qiáng)度、高的磁化率和低的矯頑力納米材料的其他性能，如超導(dǎo)臨界溫度和臨界電流的提高、特殊的光學(xué)性質(zhì)、觸媒催化作用等也是引人注目的。納米晶材料的性能納米晶材料不僅具有高的強(qiáng)度和硬度，其塑性韌性也大大改善。納米60納米晶材料的形成

納米晶材料可由多種途徑形成，主要?dú)w納于以下四方面。（1）以非晶態(tài)（金屬玻璃或溶膠）為起始相，使之在晶化過(guò)程中形成大量的晶核而生長(zhǎng)成為納米晶材料。（2）對(duì)起始為通常粗晶的材料，通過(guò)強(qiáng)烈地塑性形變（如高能球磨、高速應(yīng)變、爆炸成形等手段）或造成局域原子遷移（如高能粒子輻照、火花刻蝕等）使之產(chǎn)生高密度缺陷而致自由能升高，轉(zhuǎn)變形成亞穩(wěn)態(tài)納米晶。（3）通過(guò)蒸發(fā)、濺射等沉積途徑，如物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、電化學(xué)方法等生成納米微粒然后固化，或在基底材料上形成納米晶薄膜材料。（4）沉淀反應(yīng)方法，如溶膠一凝膠（sol-gel），熱處理時(shí)效沉淀法等，析出納米微粒。納米晶材料的形成納米晶材料可由多種途徑形成，主要?dú)w納于61二、非晶態(tài)材料

非晶結(jié)構(gòu)不同于晶體結(jié)構(gòu)，它既不能取一個(gè)晶胞為代表，且其周圍環(huán)境也是變化的，故測(cè)定和描述非晶結(jié)構(gòu)均屬難題，只能統(tǒng)計(jì)性地表達(dá)之。在非晶態(tài)合金中異類原子的分布也不是完全無(wú)序的，故實(shí)際上非晶合金仍具有一定程度的化學(xué)序。二、非晶態(tài)材料非晶結(jié)構(gòu)不同于晶體結(jié)構(gòu)，它既不能取一個(gè)晶胞62非晶合金的性能1．力學(xué)性能非晶合金的力學(xué)性能主要表現(xiàn)為高強(qiáng)度和高斷裂韌性非晶合金的強(qiáng)度與組元類型有關(guān)，金屬一類金屬型的強(qiáng)度高（如Fe80B20非晶），而金屬一金屬型則低一些（如Cu50Zr50非晶）。非晶合金的塑性較低，在拉伸時(shí)小于l％，但在壓縮、彎曲時(shí)有較好塑性，壓縮塑性可達(dá)40％，非晶合金薄帶彎達(dá)180o也不斷裂。非晶合金的性能1．力學(xué)性能632．物理性能非晶合金一般具有高的電阻率和小的電阻溫度系數(shù)前非晶合金最令人注目的是其優(yōu)良的磁學(xué)性能，包括軟磁性能和硬磁性能。此外，使非晶合金部分晶化后可獲得10～20nm尺度的極細(xì)晶粒，因而細(xì)化磁疇，產(chǎn)生更好的高頻軟磁性能。有些非晶合金具有很好的硬磁性能，其磁化強(qiáng)度、剩磁、矯頑力、磁能積都很高，例如Nd－Fe－B非晶合金經(jīng)部分晶化處理后（14～50nm尺寸晶粒）達(dá)到目前永磁合金的最高磁能積值，是重要的永磁材料。

2．物理性能643．化學(xué)性能

許多非晶態(tài)合金具有極佳的抗腐蝕性，這是由于其結(jié)構(gòu)的均勻性，不存在晶界、位錯(cuò)、沉淀相。以及在凝固結(jié)晶過(guò)程產(chǎn)生的成分偏析等能導(dǎo)致局部電化學(xué)腐蝕的因素。3．化學(xué)性能65三、準(zhǔn)晶態(tài)材料準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)既不同于晶體、也不同于非晶態(tài)。準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)有多種形式，就目前所知可分成下列幾種類型：a．一維準(zhǔn)晶這類準(zhǔn)晶相常發(fā)生于二十面體相或十面體相與結(jié)晶相之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)變的中間狀態(tài)，故屬亞穩(wěn)狀態(tài)。b．二維準(zhǔn)晶它們是由準(zhǔn)周期有序的原子層周期地堆垛而構(gòu)成的，是將準(zhǔn)晶態(tài)和晶態(tài)的結(jié)構(gòu)特征結(jié)合在一起。c．二十面體準(zhǔn)晶可分為A和B兩類。A類以含有54個(gè)原子的二十面體作為結(jié)構(gòu)單元；B類則以含有137個(gè)原子的多面體為結(jié)構(gòu)單元；A類二十面體多數(shù)是鋁-過(guò)渡族元素化合物，而B族極少含有過(guò)渡族元素。準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)三、準(zhǔn)晶態(tài)材料準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)既不同于晶體、也不同于非晶態(tài)。準(zhǔn)晶66

五次對(duì)稱性和準(zhǔn)晶相的發(fā)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)晶體學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊，它為物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究增添了新的內(nèi)容，為新材料的發(fā)展開(kāi)拓了新領(lǐng)域。

五次對(duì)稱性和準(zhǔn)晶相的發(fā)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)晶體學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊，它67準(zhǔn)晶的形成準(zhǔn)晶的形成過(guò)程包括形核和生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程，故采用快冷法時(shí)其冷速要確當(dāng)控制，冷速過(guò)慢則不能抑制結(jié)晶過(guò)程而會(huì)形成結(jié)晶相；冷速過(guò)大則準(zhǔn)晶的形核生長(zhǎng)也被抑制而形成非晶態(tài)。此外，其形成條件還與合金成分、晶體結(jié)構(gòu)類型等多種因素有關(guān)，并非所有的合金都能形成準(zhǔn)晶，這方面的規(guī)律還有待進(jìn)一步探索和掌握。準(zhǔn)晶的形成準(zhǔn)晶的形成過(guò)程包括形核和生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程，故采用快冷法68準(zhǔn)晶的性能

到目前為止，人們尚難以制成大塊的準(zhǔn)晶態(tài)材料，最大的也只是幾個(gè)毫米直徑，故對(duì)準(zhǔn)晶的研究多集中在其結(jié)構(gòu)方面，對(duì)性能的研究測(cè)試甚少報(bào)道。但從已獲得的準(zhǔn)晶都很脆的特點(diǎn)，作為結(jié)構(gòu)材料使用尚無(wú)前景。準(zhǔn)晶的密度低于其晶態(tài)時(shí)的密度，這是由于其原子排列的規(guī)則性不及晶態(tài)嚴(yán)密，但其密度高于非晶態(tài)，說(shuō)明其準(zhǔn)周期性排列仍是較密集的。準(zhǔn)晶的比熱容比晶態(tài)大，準(zhǔn)晶合金的電阻率甚高而電阻溫度系數(shù)則甚小,其電阻隨溫度的變化規(guī)律也各不相同。準(zhǔn)晶的性能到目前為止，人們尚難以制成大塊的準(zhǔn)晶態(tài)材料，最大692.5玻璃和陶瓷2.5玻璃和陶瓷70陶瓷是無(wú)機(jī)質(zhì)材料。雖然也有玻璃那樣的非晶質(zhì)，但大部分是結(jié)晶質(zhì)。玻璃是非晶態(tài)物質(zhì)陶瓷是無(wú)機(jī)質(zhì)材料。雖然也有玻璃那樣的非晶質(zhì)，但大部分是結(jié)晶質(zhì)71玻璃：一種較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過(guò)程中粘度逐漸增大并硬化而基本上不結(jié)晶的無(wú)機(jī)非晶態(tài)固體材料。主要成分：SiO2化學(xué)成份比較復(fù)雜玻璃：一種較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻72公認(rèn)的：無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)石英玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)單元都是SiO44-四面體，即一個(gè)Si原子被四個(gè)O原子所包圍，這種四面體互相聯(lián)結(jié),或由其他金屬離子沿頂角鍵合構(gòu)成不規(guī)則的三維空間網(wǎng)絡(luò)，缺乏長(zhǎng)程有序性。公認(rèn)的：無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)石英玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)單元73無(wú)固定熔點(diǎn)，無(wú)固定形態(tài)：玻璃在一定溫度范圍內(nèi)逐漸變軟。在軟化狀態(tài)，可被吹制加工成各種不同的外形。在x射線衍射中表現(xiàn)為非晶態(tài)特性熔融態(tài)的玻璃向固態(tài)玻璃體的轉(zhuǎn)變，是在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)逐漸完成的，隨著溫度的下降，玻璃熔融體愈變愈粘，最后成為機(jī)械固體，但始終沒(méi)有新相出現(xiàn)，并且自由度不發(fā)生變化。無(wú)固定熔點(diǎn)，無(wú)固定形態(tài)：玻璃在一定溫度范圍內(nèi)逐漸變軟。在軟化74只與強(qiáng)堿反應(yīng)SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O易被HF酸腐蝕生成氣體SiF4：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性就是指玻璃抵抗水、酸、堿以及其他化學(xué)介質(zhì)或氣體侵入的能力。只與強(qiáng)堿反應(yīng)易被HF酸腐蝕生成氣體SiF4：SiO2+4HF75各向同性非晶體的玻璃，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，在它里面生成了微小的晶體，形成透明性減弱的模糊斑點(diǎn)。這說(shuō)明非晶體經(jīng)過(guò)一定時(shí)間會(huì)自動(dòng)變成晶體。

內(nèi)能高沒(méi)有晶界性能可調(diào)控(組分調(diào)變，表面處理等技術(shù))即在玻璃體內(nèi)任何方向測(cè)得的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)電性、折光率以及機(jī)械性能等物理性質(zhì)參數(shù)都是一致的，而晶體則是各向異性的。各向同性非晶體的玻璃，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，在它里面生成了微小76結(jié)構(gòu)透明易碎黑色類，它吸收了大部分的光子，但它不釋放或釋放少量光子。光的能量它以熱能或其他能量形式儲(chǔ)存起來(lái)或慢慢釋放出來(lái)。玻璃一般都是由二氧化硅和硅酸鹽所組成，這些分子對(duì)于光的吸收比較弱，所以光波很容易在玻璃體中穿過(guò)，我們看起來(lái)就是透明的了。透明結(jié)構(gòu)透明易碎黑色類，它吸收了大部分的光子，但它不釋放或釋放少77小新，知道什么是毛玻璃么？就是長(zhǎng)滿毛的玻璃小新，知道什么是毛玻璃么？就是長(zhǎng)滿毛的玻璃78毛玻璃就是表面凸凹不平的玻璃當(dāng)光線到達(dá)這凸凹不平的表面時(shí)毛玻璃就是表面凸凹不平的玻璃當(dāng)光線到達(dá)這凸凹不平的表面時(shí)79光線就會(huì)發(fā)生凌亂的折射這時(shí)人們就只看見(jiàn)光光線就會(huì)發(fā)生凌亂的折射這時(shí)人們就只看見(jiàn)光80當(dāng)毛玻璃潤(rùn)濕后表面的凸凹不平就消失而變得平滑了當(dāng)毛玻璃潤(rùn)濕后表面的凸凹不平就消失而變得平滑了81而水和玻璃的折射率相近光線在凸凹的玻璃面上的折射度減小，而會(huì)保持原來(lái)的規(guī)則而水和玻璃的折射率相近光線在凸凹的玻璃面上的折射度減小，而會(huì)82所以就能看清玻璃對(duì)面的圖像了所以就能看清玻璃對(duì)面的圖像了83第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件84易碎由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺少能發(fā)生滑動(dòng)的平面，缺少可變形性。易碎由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺少能發(fā)生滑動(dòng)的平面，缺少可變形性。85玻璃的分類及應(yīng)用分類氧化物玻璃金屬玻璃半導(dǎo)體玻璃特種玻璃硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等玻璃的分類及應(yīng)用分類氧化物玻璃金屬玻璃半導(dǎo)體玻璃特種玻璃硅酸86氧化物玻璃（傳統(tǒng)統(tǒng)稱的玻璃）

在熔融時(shí)能形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧化物，如氧化硅、氧化硼、氧化磷等，其熔融體在冷卻過(guò)程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶，都能成為玻璃體。硅酸鹽玻璃硅酸鹽玻璃指基本成分為SiO2的玻璃，其品種多，用途廣。氧化物玻璃（傳統(tǒng)統(tǒng)稱的玻璃）

在熔融時(shí)能形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧87

用途：化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；

光導(dǎo)纖維等。鈉鈣玻璃系。以SiO2含量為主，還含有15％的Na2O和16％的CaO，其成本低廉，易成型，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，其產(chǎn)量占實(shí)用玻璃的90％?？缮a(chǎn)玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、燈泡等。膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光SiO2含量大于99.5％石英玻璃用途：化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維等。88第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件89硼酸鹽玻璃以B2O3為主要成分，熔融溫度低，可抵抗鈉蒸氣腐蝕。磷酸鹽玻璃以P2O5為主要成分，折射率低、色散低，用于光學(xué)儀器中。硼酸鹽玻璃以B2O3為主要成分，熔融溫度低，可抵抗鈉蒸氣腐90以SiO2和B2O3為主要成分，具有良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，用以制造烹飪器具、實(shí)驗(yàn)室儀器、金屬焊封玻璃等。硼硅酸鹽玻璃以SiO2和Al2O3為主要成分，軟化變形溫度高，用于制作放電燈泡、高溫玻璃溫度計(jì)、化學(xué)燃燒管和玻璃纖維等。鋁硅酸鹽玻璃二元硅酸鹽玻璃:以SiO2和B2O3為主要成分，具有良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定91金屬玻璃一般由熔融的金屬迅速冷卻而制得由于突然冷卻，液體來(lái)不及結(jié)晶，于是原子便成無(wú)序排列狀態(tài)了。要生產(chǎn)出“金屬玻璃”，冷卻的速度需要很快。純金屬：1000度/秒對(duì)科學(xué)家來(lái)講，玻璃是任何能從液體冷卻成固體而無(wú)結(jié)晶的材料。金屬玻璃一般由熔融的金屬迅速冷卻而制得由于突然冷卻，液體來(lái)92第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件93金屬玻璃既有金屬和玻璃的優(yōu)點(diǎn),又克服了它們各自的弊病．如玻璃易碎,沒(méi)有延展性．金屬玻璃的強(qiáng)度卻高于鋼,硬度超過(guò)高硬工具鋼,且具有一定的韌性和剛性,所以,人們贊揚(yáng)金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”．金屬玻璃既有金屬和玻璃的優(yōu)點(diǎn),又克服了它們各自的弊病．如玻94

目前，美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院研制一種最新方法制造出“金屬玻璃”材料，該材料的硬度和彈性是鈦的兩倍，用它制造的3毫米直徑合成金屬棒能夠支撐一輛2噸重的卡車，金屬棒僅僅出現(xiàn)輕度彎曲，而不像其他金屬棒被折斷。

目前，美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院研制一種最新方法制造出“金屬玻95半導(dǎo)體玻璃，即非晶硅等，制造工藝比較簡(jiǎn)單，也可制造出很大尺寸的薄膜材料，適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，因而顯示出巨大的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體玻璃當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的效應(yīng)。此時(shí)，不需要任何外加電源，只要有光照射，半導(dǎo)體的兩端就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，接上負(fù)載后就會(huì)產(chǎn)生電流。非晶硅就可制成光電池或太陽(yáng)能電池。把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。半導(dǎo)體玻璃，即非晶硅等，制造工藝比較簡(jiǎn)單，也可制造出很大尺寸96將來(lái)，每幢樓房都可以安裝一個(gè)小型太陽(yáng)能“電站”：在樓頂鋪一層半導(dǎo)體玻璃薄膜材料，有陽(yáng)光照射時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電力，把多余的電力存到蓄電池中，到了夜間或陰雨天，再由蓄電池向每個(gè)家庭供電。這樣，我們做飯、取暖、洗衣、看電視，就不再需要消耗別的能源了。將來(lái)，每幢樓房都可以安裝一個(gè)小型太陽(yáng)能“電站”：在樓頂鋪一層97隨著社會(huì)和科學(xué)的發(fā)展，在玻璃材料科學(xué)領(lǐng)域中，由于某些新品種是根據(jù)特殊用途專門研制的，其成分、性能、制造工藝均與一般工業(yè)和日用玻璃有所差別，它們往往被歸入專門的一類，叫做特種玻璃。特種玻璃隨著社會(huì)和科學(xué)的發(fā)展，在玻璃材料科學(xué)領(lǐng)域中，由于某些新品種是98夾層玻璃是利用透明、粘接力強(qiáng)的塑料膜片將兩塊或兩塊以上的平板玻璃在高溫高壓作用之下粘接起來(lái)的玻璃。夾層玻璃的強(qiáng)度高，有優(yōu)異的抗沖擊和抗穿透性能，破碎時(shí)玻璃碎片被塑料膜片粘結(jié)，不易脫離飛散．夾層玻璃夾層玻璃是利用透明、粘接力強(qiáng)的塑料膜片將兩塊或兩塊以上的平板99鋼化玻璃：普通玻璃加熱軟化，再急速冷卻得到主要用作汽車、飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃，防彈玻璃，也用于有特殊安全要求的建筑物門窗、幕墻及展示陳列等方面。鋼化玻璃：普通玻璃加熱軟化，再急速冷卻得到主要用作汽車、飛機(jī)100吸熱玻璃吸熱玻璃能吸收大量熱射線并保持良好透明度。常見(jiàn)的吸熱玻璃顏色有茶色、藍(lán)色、灰色、綠色等。多用作建筑物門窗、幕墻及車、船風(fēng)擋玻璃等，起采光、裝飾、防眩、節(jié)能作用。吸熱玻璃是在普通硅酸鹽玻璃中引入一定量的著色氧化物或在玻璃表面噴涂著色氧化物薄膜而具有吸熱性。

藍(lán)色(Co2O3)紅色(Cu2O)淡綠色(FeO)吸熱玻璃吸熱玻璃能吸收大量熱射線并保持良好透明度。常見(jiàn)的吸熱101在建筑物上大量使用在建筑物上大量使用102微晶玻璃微晶玻璃：將加有金屬氧化物晶核的特定組合的玻璃，在一定溫度下進(jìn)行晶化熱處理，成為具有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料。

結(jié)構(gòu)：微晶體由玻璃相與結(jié)晶相組成。性能：機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性能優(yōu)良，介電損耗少，介電常數(shù)穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)可在很大范圍調(diào)節(jié)，耐化學(xué)腐蝕，耐磨，熱穩(wěn)定性好，使用溫度高。

微晶玻璃微晶玻璃：將加有金屬氧化物晶核的特定組合的玻璃，在一103采用膠接法將兩塊玻璃保持一定間隔，間隔中是干燥的空氣，周邊再用密封而成，主要用于有隔音要求的裝修工程之中。中空玻璃中空玻璃結(jié)構(gòu)示意圖采用膠接法將兩塊玻璃保持一定間隔，間隔中是干燥的空氣，周邊再104中空玻璃磚用于建筑隔斷中空玻璃磚用于建筑隔斷105光導(dǎo)玻璃纖維它的芯線是透明度極高的玻璃細(xì)絲相比普通電纜，光纖通信的信息量大得驚人，發(fā)絲粗細(xì)的光纖可通幾萬(wàn)路電話或2000路電視。光纖通信用激光作載波，不受外界電磁場(chǎng)干擾，具有很高的穩(wěn)定性和保密性。另外，光纖通信損耗很低光導(dǎo)玻璃纖維它的芯線是透明度極高的玻璃細(xì)絲相比普通電纜，光纖106光纖還是醫(yī)生的得力助手。內(nèi)窺鏡就是用光纖做的。通過(guò)細(xì)微的光纖用高強(qiáng)度的激光來(lái)切除人體病變部位，不用切開(kāi)皮膚和切割肌肉組織，減少了痛苦，而且部位準(zhǔn)確，手術(shù)的效果很好。利用光纖作手術(shù)光纖還是醫(yī)生的得力助手。內(nèi)窺鏡就是用光纖做的。通過(guò)細(xì)微的光纖107陶瓷：陶瓷是指以陶土或瓷土等硅酸鹽無(wú)機(jī)非金屬物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)而制成的固體材料和制品。主要成分：硅酸鹽陶器和瓷器的總稱。陶瓷：陶瓷是指以陶土或瓷土等硅酸鹽無(wú)機(jī)非金屬物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)108傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程：傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程：109陶器質(zhì)地比較疏松，有不少孔隙，因而有較強(qiáng)的吸水性。一般的陶器表面無(wú)釉，即使有釉也是低溫釉。強(qiáng)度較低瓷器的燒成溫度高，胎體基本燒結(jié)，敲擊時(shí)聲音清脆，胎體表面用一般鋼刀很難劃出溝痕，且表面涂釉層。

陶都→江蘇宜興市

瓷都→江西景德鎮(zhèn)陶器和瓷器的區(qū)別：紫砂壺收藏珍品，茶具釉是涂在瓷器上，使其顯出光彩并起保護(hù)作用的物質(zhì)，且可增加機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能。陶器質(zhì)地比較疏松，有不少孔隙，因而有較強(qiáng)的吸水性。一般的陶器110第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件111陶瓷的性能：力學(xué)性能：耐磨性：

(陶瓷是耐磨材料的一個(gè)發(fā)展方向)

其耐磨性也遠(yuǎn)高于金屬，而且在高溫、腐蝕環(huán)境下更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。最重要的耐磨陶瓷材料是氧化鋁、氧化鋯和氮化硅陶瓷等。高強(qiáng)度難變形，高硬度陶瓷的性能：力學(xué)性能：耐磨性：高強(qiáng)度難變形，高硬度112熱學(xué)性能：熱學(xué)性能：113光學(xué)性能：光學(xué)性能：114電學(xué)和磁學(xué)性能：電學(xué)和磁學(xué)性能：115生物和化學(xué)性能：生物體相容性耐化學(xué)腐蝕性生物和化學(xué)性能：生物體相容性耐化學(xué)腐蝕性116氧化鋁陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電阻高、耐化學(xué)腐蝕性和導(dǎo)熱性良好等優(yōu)良綜合技術(shù)性能，以及原料來(lái)源廣、價(jià)格相對(duì)便宜、加工制造技術(shù)較為成熟等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于電子、電器、機(jī)械、化工、紡織、汽車、冶金和航空航天等行業(yè)，成為目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。新型陶瓷---高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氧化鋁陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電117紡織瓷件氧化鋁陶瓷電阻紡織瓷件氧化鋁陶瓷電阻118陶瓷制品陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)陶瓷制品陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)119氧化鋁陶瓷在髖關(guān)節(jié)置換領(lǐng)域中：關(guān)節(jié)界面磨損及其磨屑誘發(fā)的骨溶解成為制約人工關(guān)節(jié)假體長(zhǎng)期生存的主要原因。陶瓷球頭和陶瓷襯的使用可以顯著降低磨損進(jìn)而有效地改善假體生存率，以三氧化二鋁為代表的生物陶瓷成為人工關(guān)節(jié)置換領(lǐng)域中不可缺少的主流界面材料。目前世界上幾乎每個(gè)領(lǐng)先的關(guān)節(jié)制造廠家都提供氧化鋁陶瓷界面用于髖關(guān)節(jié)置換.氧化鋁陶瓷在髖關(guān)節(jié)置換領(lǐng)域中：關(guān)節(jié)界面磨損及其磨屑誘發(fā)的骨溶120曾被譽(yù)為“像鋼一樣強(qiáng)，像金鋼石一樣硬，像鋁一樣輕”。氮化硅陶瓷特點(diǎn)：密度小、高強(qiáng)、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、自潤(rùn)滑、隔熱、電絕緣等一系列優(yōu)良性能。Si3N4基陶瓷球軸承氮化硅陶瓷部件應(yīng)用曾被譽(yù)為“像鋼一樣強(qiáng)，像金鋼石一樣硬，像鋁一樣輕”。氮化硅陶121氮化硅陶瓷刀具氮化硅軸承球氮化硅陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子氮化硅陶瓷吸管氮化硅陶瓷刀具氮化硅軸承球氮化硅陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子氮化硅陶瓷吸管122第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件123人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說(shuō)“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^(guò)閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過(guò)閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過(guò)閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，124第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件1251、字體安裝與設(shè)置如果您對(duì)PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進(jìn)行批量替換，一次性更改各頁(yè)面字體。在“開(kāi)始”選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”。（如下圖）在圖“替換”下拉列表中選擇要更改字體。（如下圖）在“替換為”下拉列表中選擇替換字體。點(diǎn)擊“替換”按鈕，完成。1262、替換模板中的圖片模板中的圖片展示頁(yè)面，您可以根據(jù)需要替換這些圖片，下面介紹兩種替換方法。方法一：更改圖片選中模版中的圖片（有些圖片與其他對(duì)象進(jìn)行了組合，選擇時(shí)一定要選中圖片本身，而不是組合）。單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“更改圖片”，選擇要替換的圖片。（如下圖）注意：為防止替換圖片發(fā)生變形，請(qǐng)使用與原圖長(zhǎng)寬比例相同的圖片。1261、字體安裝與設(shè)置如果您對(duì)PPT模板中的字體風(fēng)格不滿意，可進(jìn)126贈(zèng)送精美圖標(biāo)贈(zèng)送精美圖標(biāo)127晶態(tài)和非晶態(tài)材料的特性第二章方鉛礦(Galena,PbS)石英(Quartz,SiO2),玻璃(glass,SiO2)

晶態(tài)和非晶態(tài)材料的特性第二章方鉛礦(Galena,PbS)128第二章非整比化合物材料與亞穩(wěn)態(tài)材料2.1晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)2.2非整比化合物材料2.3液晶材料2.4亞穩(wěn)態(tài)材料2.5玻璃和陶瓷主要內(nèi)容：第二章非整比化合物材料與亞穩(wěn)態(tài)材料2.1晶體結(jié)構(gòu)1292.1晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)一、晶體特征二、晶體點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)2.1晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)一、晶體特征二、晶體點(diǎn)群和晶體的1302.3.3Structure&physicalperformanceofcrystalmaterials（1）均勻性（2）各向異性（3）自范性（4）晶體具有明顯確定的熔點(diǎn)（5）晶體的對(duì)稱性

（6）晶體對(duì)X射線的衍射

一、晶體特征2.3.3Structure&physicalper131（1）均勻性整個(gè)晶體是由晶胞并置堆砌而成所以晶體必然表現(xiàn)為各部分性狀相同的物體，例如有著相同的密度，化學(xué)組成非晶體的各種性質(zhì)均具有均勻性,但與晶體的均勻性的起源并不相同,前者是等同晶胞在空間按同一方式重復(fù)排列的結(jié)果,而后者則是質(zhì)點(diǎn)的雜亂無(wú)章排列所致.所以二者有實(shí)質(zhì)不同的均勻性。（1）均勻性整個(gè)晶體是由晶胞并置堆砌而成所以晶體必然表現(xiàn)為各132(1)（2）各向異性晶體的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光的透射、折射、偏振、壓電性、硬度等性質(zhì)常因晶體取向不同而異，叫做各向異性。如石墨在與層平行的方向上具有導(dǎo)電性，而在與層垂直的方向上就不具有導(dǎo)電性。如：從不同方向觀察紅寶石或藍(lán)寶石，會(huì)發(fā)現(xiàn)寶石的顏色不同，這是由于方向不同，晶體對(duì)光的吸收性質(zhì)不同。(1)（2）各向異性晶體的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、光的透射、折射、偏振、133晶體的各向異性是由其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的有序排列，即晶體內(nèi)部原子的周期性排列所決定的晶體的各向異性是由其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的有序排列，即晶體內(nèi)部原子的周期134（3）自范性F+V=E+2

其中，F(xiàn)-晶面，V-頂點(diǎn)，E-晶棱

在適當(dāng)?shù)臈l件下,晶體能自發(fā)的長(zhǎng)出由晶面、晶棱、晶頂?shù)葞缀卧貒傻耐苟嗝骟w外形,這種性質(zhì)就稱為晶體的自范性.凸多面體的晶面數(shù)（F）、晶棱數(shù)（E）、和頂點(diǎn)數(shù)（V）相互之間的關(guān)系符合公式（3）自范性F+V=E+2在適當(dāng)?shù)臈l件下,135晶面夾角守恒定律:

盡管同一種晶體其外形可能不同，但相應(yīng)的兩晶面之間的夾角總是不變的，這稱為晶面夾角守恒定律。丹麥化學(xué)家斯單諾在玩水晶時(shí)，不小心把水晶打爛了，當(dāng)他很心痛地彎腰撿起打碎了的水晶時(shí)，驚奇地發(fā)現(xiàn)，破碎了的水晶碎片都是一樣的，具有固定的角度，這就是著名的晶面角守恒定理。

晶面夾角守恒定律:盡管同一種晶體其外形可能不同，但相136（4）晶體具有明顯確定的熔點(diǎn)晶體與非晶體的加熱時(shí)間-溫度（即t-T）曲線上晶體具有固定的熔點(diǎn),反映在加熱時(shí)間-溫度曲線上出現(xiàn)平臺(tái),而非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn),反映在曲線上不會(huì)出現(xiàn)平臺(tái).（4）晶體具有明顯確定的熔點(diǎn)晶體與非晶體的加熱時(shí)間-溫度（即137第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件138第二章晶態(tài)和非晶態(tài)的特性講述案例課件139（5）晶體的對(duì)稱性

（5）晶體的對(duì)稱性140（6）晶體對(duì)X射線的衍射

內(nèi)部結(jié)構(gòu)在空間排列的周期性（等距性）使得晶體可作為X射線衍射的天然光柵,而晶體外形的對(duì)稱性又使得衍射線（點(diǎn)）的分布具有特定的對(duì)稱性.這是X射線衍射測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和依據(jù).（6）晶體對(duì)X射線的衍射內(nèi)部結(jié)構(gòu)在空間排列的周期性（等距性141ComparisonComparisonCurveofX-rayDiffractionComparisonComparisonCurveof142非晶體的宏觀特征（1）只有玻璃轉(zhuǎn)化溫度，無(wú)熔點(diǎn)。（2）沒(méi)有規(guī)則的多面體幾何外型，可以制成玻璃體，絲，薄膜等特殊形態(tài)。（3）物理性質(zhì)各向同性。（4）均勻性來(lái)源于原子無(wú)序分布的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律，無(wú)晶界。非晶體的宏觀特征14312/21/202212:56:38PM1442.2.2TransformationTransformationJ晶態(tài)非晶態(tài)？12/18/20223:51:18PM172.2.2T144晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變非晶態(tài)所屬的狀態(tài)屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，所以非晶態(tài)固體總有向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，即非晶態(tài)固體在一定溫度下會(huì)自發(fā)地結(jié)晶，轉(zhuǎn)化到穩(wěn)定性更高的晶體狀態(tài)。通常呈晶體的物質(zhì)如果將它從液態(tài)快速冷卻下來(lái)也可能得到非晶態(tài)。如把水晶的結(jié)晶溶化，再使它冷卻，可得非晶體的石英玻璃。而非晶體的玻璃，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，在它里面生成了微小的晶體，形成透明性減弱的模糊斑點(diǎn)。這說(shuō)明晶體轉(zhuǎn)化為非晶體需要一定的條件，而非晶體經(jīng)過(guò)一定時(shí)間會(huì)自動(dòng)變成晶體。晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變非晶態(tài)所屬的狀態(tài)屬于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，所以1451、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類2、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)二、晶體點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)1、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類2、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)二、晶體點(diǎn)146一、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類32個(gè)晶體學(xué)點(diǎn)群的分類非中心對(duì)稱的點(diǎn)群中心對(duì)稱的點(diǎn)群（Laue）點(diǎn)群純旋轉(zhuǎn)操作點(diǎn)群非純旋轉(zhuǎn)點(diǎn)群循環(huán)群雙面群立方群11個(gè)21個(gè)盡管自然界中晶體的外形是多種多樣變化無(wú)窮的，而就其對(duì)稱性來(lái)看卻并不超出32種點(diǎn)群代表的宏觀對(duì)稱類型。由于晶體的物理性質(zhì)由晶體對(duì)稱性決定，而且也只決定于它的點(diǎn)群的對(duì)稱性，所以對(duì)晶體學(xué)點(diǎn)群的研究十分重要。一、晶體學(xué)點(diǎn)群的分類32個(gè)晶非中心對(duì)稱的點(diǎn)群中心對(duì)稱的點(diǎn)群純147純旋轉(zhuǎn)操作點(diǎn)群（11個(gè)）循環(huán)群雙面群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群雙面群雙面群雙面群雙面群立方群立方群立方群純旋轉(zhuǎn)操作點(diǎn)群循環(huán)群雙面群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群循環(huán)群雙面148二、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)晶體的點(diǎn)群是它的任意一種物理性質(zhì)對(duì)稱群的子群。一種晶體的任意一種性質(zhì)的對(duì)稱群必須包括該晶體的點(diǎn)群的對(duì)稱操作。晶體對(duì)稱性的這種關(guān)系稱為Neumann定理物理性質(zhì)晶體對(duì)稱性的信息二、晶體的點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)晶體的點(diǎn)群是它的任意一種物理性149根據(jù)這種關(guān)系可以從晶體的物理性質(zhì)推引出有關(guān)晶體對(duì)稱性的信息；也可以從對(duì)稱性尋找具有某種物理性能的材料根據(jù)這種關(guān)系可以從晶體的物理性質(zhì)推引出有關(guān)晶體對(duì)稱性的信息；150當(dāng)壓電材料受到外力作用時(shí)，其表面將產(chǎn)生電荷，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。壓電效應(yīng)利用壓電材料可以制成力敏元件，用來(lái)測(cè)量力和能轉(zhuǎn)變成力的各種物理量壓電性：要求晶體的對(duì)稱性為:

沒(méi)有對(duì)稱中心晶體的物理性質(zhì)當(dāng)壓電材料受到外力作用時(shí)，其表面將產(chǎn)生電荷，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電151熱電效應(yīng)，是當(dāng)受熱物體中的電子(空穴)，隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象。熱電效應(yīng)美國(guó)舊金山大學(xué)的一位科學(xué)家在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，他從鯊魚鼻子的皮膚小孔里提取了一種與普通明膠相似的膠體，能把海水溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送給神經(jīng)細(xì)胞，使鯊魚能夠感知0.001攝氏度的溫度變化，從而準(zhǔn)確地找到食物—科學(xué)家猜測(cè)，其他動(dòng)物體內(nèi)也可能存在類似的膠體.這種因溫差而產(chǎn)生電流的性質(zhì)與半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)類似

生物熱電效應(yīng)熱電體的主要作用是將熱輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。熱電效應(yīng)，是當(dāng)受熱物體中的電子(空穴)，隨著溫度梯度由高溫區(qū)152鐵電效應(yīng)所謂鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其自發(fā)極化的方向能夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。鐵電材料的這種特性被稱為“鐵電效應(yīng)”。鐵電現(xiàn)象是在一種名為鈣鈦礦的材料中發(fā)現(xiàn)的，而鈣鈦礦材料的晶格點(diǎn)陣中的離子，是在某一方向上被分離成的正負(fù)離子，也就是在鈣鈦礦晶體內(nèi)部產(chǎn)生了一個(gè)電耦極子。當(dāng)給這種晶體加上一個(gè)電壓時(shí)，這些耦極子就會(huì)在電場(chǎng)作用下排列。改變電壓的方向，可使耦極子的方向反轉(zhuǎn)。耦極子的這種可換向性，意味著它們可以在記憶芯片上表示一個(gè)“信息單元”。而且，即使在電壓斷開(kāi)時(shí)，這些耦極子也會(huì)保持在原來(lái)的位置，使鐵電存儲(chǔ)器不用電就能保存數(shù)據(jù)。

目前，鐵電效應(yīng)已在低容量的鐵電存儲(chǔ)器芯片中得到應(yīng)用。鐵電效應(yīng)所謂鐵電材料，是指材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有153晶體的力學(xué)性能晶體的力學(xué)性能重要決定于晶體內(nèi)部原子間的結(jié)合力，但與晶體對(duì)稱性沒(méi)有直接關(guān)系。改進(jìn)的Mohs硬度標(biāo)度和相應(yīng)的材料晶體的力學(xué)性能晶體的力學(xué)性能重要決定于晶體內(nèi)部原子間的結(jié)合力1542.2非整比化合物材料晶體中出現(xiàn)空位或填隙原子，使化合物的成分偏離整比性，該化合物被稱為非整比化合物，是指它的組成中各類原子的相對(duì)數(shù)目不能用幾個(gè)小的整數(shù)比表示的化合物。非整比化合物生成的情況，以及在不同方面的應(yīng)用可以有以下幾種情況：2.2非整比化合物材料晶體中出現(xiàn)空位或填隙原子，使化合物的155一氧化鈦的化學(xué)組成變化范圍很寬，可以從TiO0.82

到TiO1.18。將整比的TiO在高于或低于整比TiO的分解壓的各種不同的氧分壓下加熱，既可以在空位中加入過(guò)量的氧，也可以脫去部分的氧形成過(guò)量的鈦。氧的數(shù)量不同，鈦的價(jià)態(tài)不同，電導(dǎo)性質(zhì)不同。1.某種原子過(guò)多或短缺半導(dǎo)體材料應(yīng)用一氧化鈦的化學(xué)組成變化范圍很寬，可以從TiO0.82到Ti1562.層間嵌入某些離子、原子或分子而以Ni部分地取代LiCoO2中的Co，制成的非整比化合物晶體LiNixCo1-xO2兼?zhèn)淞薈o系、Ni系材料的優(yōu)點(diǎn)充電電池材料應(yīng)用2.層間嵌入某些離子、原子或分子而以Ni部分地取代LiC1573.晶體中吸收了某些小原子氫可以和許多過(guò)渡金屬形成可變組成的間隙型氫化物，例如PdHx、LaNi5Hx、FeTiHx等。由于這些金屬氫化物可以可逆地分解，從而得到金屬和氫氣，因此是很好的儲(chǔ)氫材料，它們的儲(chǔ)氫量往往可以超過(guò)相同體積的液態(tài)氫。儲(chǔ)氫材料3.晶體中吸收了某些小原子氫可以和許多過(guò)渡金屬形成可變組1582.4液晶材料目前作為一種新型的顯示材料，與集成電路一起在圖像顯示技術(shù)上開(kāi)創(chuàng)了新的方法，在電光學(xué)、熱化學(xué)、分子光譜等許多領(lǐng)域中有廣泛的用途。2.4液晶材料目前作為一種新型的顯示材料，與集成電路一起在159液晶屬于晶體?非晶體?根據(jù)固體物質(zhì)的組成原子(分子、離子)在空間排列是否長(zhǎng)程有序，可將固體物質(zhì)分為晶態(tài)和非晶態(tài)。液晶——像晶體的液體第四態(tài)液晶屬于晶體?非晶體?根據(jù)固體物質(zhì)的組成原子(分子、離子)在160液晶的發(fā)現(xiàn)1888年奧地利的植物學(xué)家F·Reinitzer在作加熱膽甾醇的苯甲酸脂實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開(kāi)始溶化，先生成一種呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當(dāng)再進(jìn)一步升溫后，才變成透明的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？液晶的發(fā)現(xiàn)1888年奧地利的植物學(xué)家F·Reinitzer在161F·Reinitzer把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這種液體具有雙折射性。后來(lái),德國(guó)物理學(xué)家Otto·Leimann把處于“中間地帶”的渾濁液體叫做液晶，簡(jiǎn)稱為“LC”(liquidcrystal)。在這以后用它制成的液晶顯示器件被稱為L(zhǎng)CD。液晶好比是既不象馬,又不象驢的騾子,所以有人稱它為“有機(jī)界的騾子”.F·Reinitzer把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下162結(jié)晶狀的固體各向同性的液體中間相

塑性晶體

液態(tài)晶體圓球狀位置有序，方向無(wú)序晶格排列，不具流動(dòng)性長(zhǎng)條狀、圓盤狀位置無(wú)序，方向有序有流動(dòng)性塑晶——像液體的固體液晶——像晶體的液體結(jié)晶狀的固體各向同性的液體中間相塑性晶體液態(tài)晶體圓球狀長(zhǎng)163液晶（LC：LiquidCrystal

）液晶（液態(tài)晶體的簡(jiǎn)稱）

像晶體的液體叫液晶液晶態(tài)：是一種介于液體和晶體之間的中間態(tài)，也有人稱其為物質(zhì)的第四態(tài)。液晶是一種同時(shí)具備液體的流動(dòng)性和晶體的規(guī)則排列特性的物質(zhì)。既有液體的流動(dòng)性、粘度、形變等機(jī)械性質(zhì)，又有晶體的熱、光、電、磁等物理性質(zhì)。液晶（LC：LiquidCrystal）液晶（液態(tài)晶1641888年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）首先發(fā)現(xiàn)了液晶1968年，美國(guó)RCA公司海麥爾（G.H.Heilmeier）首先發(fā)現(xiàn)了液晶的電光效應(yīng)1973年日本SHARP公司制造出世界上第一個(gè)液晶顯示器件（LCD：LiquidCrystalDevice）1888年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）165小分子液晶:用于液晶顯示器高分子液晶:高強(qiáng)度纖維，用于防彈衣，高功能塑料等。液晶的類型（按相對(duì)分子質(zhì)量大小分）小分子液晶:用于液晶顯示器高分子液晶:高強(qiáng)度纖維，用于防彈166有液晶態(tài)的化合物條件：形狀呈棒狀，長(zhǎng)約數(shù)納米，分子的長(zhǎng)度約為寬度的4－8倍，分子量為200～500gmol-1的有機(jī)化合物才具有液晶態(tài)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的有液晶特性的物質(zhì)（主要是一些有機(jī)化合物）有六七千種。并非所有化合物都有液晶態(tài)有液晶態(tài)的化合物條件：形狀呈棒狀，長(zhǎng)約數(shù)納米，分子的長(zhǎng)度約為167（1）熱致液晶（2）溶致液晶熱致性液晶是依靠溫度的變化，在某一溫度范圍形成液晶態(tài)物質(zhì)。將某些物質(zhì)溶于水或有機(jī)溶劑中顯示出液晶態(tài)溶致液晶廣泛存在于自然界，特別是生物體內(nèi)。很多生物體的構(gòu)造，例如大腦、神經(jīng)、肌肉、血液等生命的新陳代謝、知覺(jué)、信息傳遞等生命現(xiàn)象都與溶致液晶有關(guān)熱致性液晶溶致性液晶液晶的類型（按成因分）作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶。流致性液晶壓致性液晶（1）熱致液晶（2）溶致液晶熱致性液晶是依靠溫度的變化，在某168除了這兩類液晶物質(zhì)外，人們還發(fā)現(xiàn)了在外力場(chǎng)（壓力、流動(dòng)場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)和光場(chǎng)等）作用下可形成液晶。例如聚乙烯在某一壓力下可出現(xiàn)液晶態(tài)，是一種壓致性液晶。聚對(duì)苯二甲酰對(duì)氨基苯甲酰肼在施加流動(dòng)場(chǎng)后可呈現(xiàn)液晶態(tài)，因此屬于流致性液晶。（4）流致性液晶（3）壓致性液晶除了這兩類液晶物質(zhì)外，人們還發(fā)現(xiàn)了在外力（4）流致性液晶（3169根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，熱致性液晶有三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型、向列型和膽甾型。（見(jiàn)圖）。近晶型向列型膽甾型熱致性液晶：根據(jù)分子排列的形式和有序性的不同，熱致性液晶有三種結(jié)構(gòu)類型：170在這類液晶中，液晶分子呈二維有序性：棒狀分子互相平行排列成層狀，分子的長(zhǎng)軸垂直于層狀平面。分子可在本層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，但不能來(lái)往于各層之間。因此，層狀結(jié)構(gòu)之間可以相互滑移，而垂直于層片方向的流動(dòng)卻很困難。近晶型液晶相近晶型液晶是所有液晶中最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類，因此得名。近晶型液晶的粘度與表面張力都較大，對(duì)外界磁場(chǎng)、溫度變化不敏感。在這類液晶中，液晶分子呈二維有序性：棒狀分子互相平行排列成層171液晶分子只有一維有序：分子長(zhǎng)軸彼此平行但分子重心分布無(wú)序、不分層，分子可以自由流動(dòng)，分子在空間排列成線狀，始終平行某一方向向列型液晶流動(dòng)性最大；對(duì)外界電磁、溫度、應(yīng)力變化都很敏感，（目前顯示器中應(yīng)用最多的液晶材料）向列型液晶相液晶分子只有一維有序：分子長(zhǎng)軸彼此平行但分子重心分布無(wú)序、不172液晶分子排列成層，每層分子長(zhǎng)軸方向相同，且平行于層，但每層長(zhǎng)軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)變化，多層扭轉(zhuǎn)成螺旋形膽甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮顏色，并有極高的旋光能力。膽甾型液晶相在屬于膽甾型液晶的物質(zhì)中，有許多是膽甾醇的衍生物，因此得名。液晶分子排列成層，每層分子長(zhǎng)軸方向相同，且平行于層，但每層長(zhǎng)173現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，除了長(zhǎng)棒型結(jié)構(gòu)的液晶分子外，還有一類液晶是由剛性部分呈盤型的分子形成。在形成的液晶中多個(gè)盤型結(jié)構(gòu)疊在一起，形成柱狀結(jié)構(gòu)。盤型液晶分子排列呈圓盤狀沒(méi)有電各向異性有光學(xué)各向異性現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，除了長(zhǎng)棒型結(jié)構(gòu)的液晶分子外，還有一類液晶是由剛性部174在電的作用下，液晶分子的初始排列發(fā)生改變，從而使液晶的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象液晶的電光效應(yīng)微小的外部能量——電場(chǎng)、磁場(chǎng)、應(yīng)力、熱能等就能實(shí)現(xiàn)液晶分子狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變，從而引起液晶的光、電、磁等物理性質(zhì)的各向異性的改變液晶的各向異性液晶的應(yīng)用物理性質(zhì)在電的作用下，液晶分子的初始排列發(fā)生改變，從而使液晶的光學(xué)性175液晶顯示器玻璃基片彩色濾光片TFTTFTTFT玻璃基片偏振片偏振片取向膜透明電極液晶LCD的結(jié)構(gòu)：將液晶夾在有導(dǎo)電能力的玻璃平板間，在兩玻璃板間施加電壓，利用電壓控制液晶分子的排列方式，進(jìn)而控制背光燈管所發(fā)出之光的透射程度，利用這種原理設(shè)計(jì)的顯示器，叫液晶顯示器（LCD）。這種液態(tài)光電顯示材料，利用液晶的電光效應(yīng)把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成字符、圖像等可見(jiàn)信號(hào)。液晶顯示器玻璃基片彩色濾光片TFTTFTTFT玻璃基片偏振片176液晶顯示器為什么能夠成像呢？液晶玻璃基片彩色濾光片玻璃基片背光源液晶在正常情況下,其分子排列很有秩序,顯得清澈透明,一旦加上直流電場(chǎng)后,分子的排列被打亂,進(jìn)而控制背光燈管所發(fā)出之光的透射程度，因而能顯示圖象.在液晶顯示器的屏幕上布滿了發(fā)光點(diǎn)，每個(gè)發(fā)光點(diǎn)上有紅、綠、藍(lán)三種色素，透射光經(jīng)三原色濾光片后，就可產(chǎn)生各種色彩了。液晶顯示器為什么能夠成像呢？液晶玻177液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)CRT（CathodeRayTube）純平顯示器來(lái)說(shuō)，液晶顯示器天生有擁有以下絕對(duì)優(yōu)勢(shì)：1、零輻射，低耗能，散熱小。LCD:通過(guò)扭轉(zhuǎn)液晶像素中的液晶分子偏轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)畫面還原。CRT：內(nèi)部具有超高壓元器件，由于高壓導(dǎo)致的x射線超標(biāo)。LCD:機(jī)器結(jié)構(gòu)電路簡(jiǎn)單，模塊化以及芯片的高集成化足以把電路工作時(shí)候產(chǎn)生的電磁輻射降到最低，能耗也小，散熱也小。CRT顯示器：由于考慮到散熱，不得以在屏蔽罩上鉆孔導(dǎo)致輻射的泄露。液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)CRT（CathodeRayTu1782、纖薄輕巧正是液晶顯示器的出現(xiàn)，才令手提電腦的發(fā)明成為可能。同樣，桌式液晶顯示器雖然在體積以及重量上要比手提電腦的都要大一些，但是，相對(duì)那又笨又重的CRT顯示器來(lái)說(shuō)就是小巫見(jiàn)大巫了。以15英寸的顯示器比較，CRT顯示器的深度一般接近50厘米，而大白鯊最新推出的液晶顯示器NF-1500MA的深度卻不到5厘米！2、纖薄輕巧正是液晶顯示器的出現(xiàn)，才令手提電腦的發(fā)明成為可能1793、保護(hù)眼睛，強(qiáng)光線下清晰度高液晶本身不發(fā)光，屬于受光型顯示器件，只是反射環(huán)境光，顯示畫面穩(wěn)定而不閃爍，有利于長(zhǎng)時(shí)間的使用電腦，且強(qiáng)光線下反射的圖像反而更清晰。而CRT屬于主動(dòng)發(fā)光型顯示器件，螢光粉只在電子束轟擊下才發(fā)光，即使以85HZ的頻率轟擊螢光粉，在長(zhǎng)時(shí)間盯著熒屏仍然會(huì)因?yàn)槲灩夥鄣拈W爍而導(dǎo)致眼睛疲勞。3、保護(hù)眼睛，強(qiáng)光線下清晰度高液晶本身不發(fā)光，屬于受光型顯示180塑晶——像液體的固體一類具有塑性的固態(tài)晶體。其特殊宏觀性質(zhì)與形態(tài)起源于，在一定溫度條件下，晶體內(nèi)分子間的排列雖仍基本保持與三維點(diǎn)陣對(duì)應(yīng)的周期性而得以維持晶體的基本特征，但基于其分子旋轉(zhuǎn)勢(shì)壘較低的特殊性，分子在平衡位置產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的取向無(wú)序的狀態(tài)，從而使分子間較易產(chǎn)生滑動(dòng)而導(dǎo)致晶體呈現(xiàn)一定塑性。塑晶——像液體的固體一類具有塑性的固態(tài)晶體。其特殊宏觀性質(zhì)與1811984年，美國(guó)在市場(chǎng)上推出一種塑晶家庭取暖材料。它和液晶相似，有晶體的三維周期性，但力學(xué)性質(zhì)象塑料。它能在恒定溫度下通過(guò)塑晶分子構(gòu)型發(fā)生固-固相變貯熱、放熱。塑晶在恒溫44℃時(shí)，白天吸收太陽(yáng)能而貯存熱能，晚上則放出白天貯存的熱能。另外將塑晶熔化到玻璃和有機(jī)纖維