晶態(tài)和非晶態(tài)材料ppt課件(參考版)
2025-01-17 20:37本頁面
【正文】 。 ? 因此充分理解和掌握無機材料在不同層次上的結(jié)構(gòu)特征 ，對結(jié)構(gòu)實現(xiàn)進行科學的設(shè)計 ， 對于尋找新材料 ， 提高和發(fā)揮現(xiàn)有材料性能都是十分重要的 。 ? 環(huán)保領(lǐng)域： 各類高檔耐磨耐腐蝕密封材料 、 陶瓷軸承 、 鋼筋軋制用復(fù)合陶瓷材料不僅提高了相關(guān)傳統(tǒng)行業(yè)的效率 ， 節(jié)約了成本 ， 減輕了勞動強度 ，還對環(huán)境保護大有禪益 。 衛(wèi)生醫(yī)藥： 先進的醫(yī)療設(shè)備 （ 如高分辨Ｂ超儀 、 高速CT和正電子斷層掃描成像儀 PET等 ） 中最關(guān)鍵的探測材料 ， 如超聲波發(fā)射與探測材料 、 高能射線探測材料是陶瓷或晶體材料 。 1. 性能 （ 1）力學性能 耐磨性、高強度難變形性、超高硬度； （ 2） 熱學性能 耐熱性 、 隔熱性 、 導(dǎo)熱性； （ 3） 光學性能 透光性 、 偏光透光性； （ 4） 電學和磁學性能 絕緣性 、 導(dǎo)電性 、 離子導(dǎo)電 、 壓電性 、 介電性 、 磁性； （ 5） 生物和化學性能 生物體相容性 、 耐化學腐蝕性 2. 應(yīng)用 先進陶瓷材料大致可分為結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷兩個部分 。 陶瓷 ? 陶瓷是指通過燒結(jié)包含有玻璃相和結(jié)晶相的特征的無機材料 ， 一般 由陶土或瓷土等硅酸鹽 ， 經(jīng)過成型燒結(jié) ， 部分熔融成玻璃態(tài) ， 通過玻璃態(tài)物質(zhì)將微小的石英和其他氧化物晶體包裹結(jié)合而成 。 ? 化學器皿玻璃 ， 如 Pyrex玻璃 ， 是由 SiO B2O3 及少量Al2O3 等熔制而成 ， 它的膨脹系數(shù)小 、 耐熱 ， 可以制成燒杯 、 燒瓶等化學實驗玻璃儀器 。 ?激光玻璃 是在硅酸鹽 、 磷酸鹽等玻璃中添加釹 、 鉺等激活離子制得 。 磷酸鹽玻璃也可以作為 激光基質(zhì)材料 、 固態(tài)離子導(dǎo)體 、 隔熱玻璃 、 抗氫氟酸玻璃和核研究中定量測定傷害性輻射的劑量計玻璃 等 。 特種玻璃是光電子技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)材料之一 ， 在激光 、 光纖通訊 、 集成電路以及其它許多領(lǐng)域都要用到特種玻璃 。 ? 半導(dǎo)體玻璃廣泛地應(yīng)用于其他 光敏器件 、 發(fā)光器件 、 場效應(yīng)器件 、 熱敏器件 、 電子開關(guān)與光盤等 方面 。 如非晶態(tài)硒和非晶態(tài)硅的研究已日趨成熟 ， 并形成產(chǎn)業(yè) 。 ? 金屬玻璃已經(jīng)在開關(guān)型電源 、 漏電開關(guān) 、 磁頭 、 磁分離等方面得到應(yīng)用 ， 并且 ， 在磁屏蔽 、 聲表波器件 、 電流互感器 、 張力傳感器 、 釬焊不銹鋼和耐熱合金部件的焊料 、 熱敏磁性材料 、 磁光盤材料等方面都已接近或達到了實際應(yīng)用階段 。 純金屬形成玻璃體需要的冷卻速率往往高達 1010℃ ／ s。 形成條件： 材料的非晶態(tài)形成能力； 足夠快的冷卻速率 。 常在 16%的比例附近出現(xiàn)性質(zhì)的極大 、 極小值 。 玻璃態(tài) B2O3和硼酸鹽玻璃 ? 水溶性的硼酸鹽玻璃體中含有 BO3三角形單元和BO4四面體的混合物 ， 交替的硼原子和氧原子組成平面狀六元環(huán) ， 并通過成橋氧原子連接起來成為三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 。 陽離子如Na+分布不是完全無序 ，可以簇合在一起 。改性的熔體與熔融 SiO2相比有較低的黏度 。 ?玻璃改性劑： La, Y, Sn, Ga, In, Pb, Mg, Ca, Ba, Sr, Na, K, Cs. 兩類主要的氧化物玻璃體系 玻璃態(tài) SiO2和硅酸鹽玻璃： ?二元硅酸鹽玻璃是指 SiO2與另一種氧化物在一起 ， 其 結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在極大程度上取決于第二種氧化物的本性 。 ?玻璃形成體： B, Si, Ge, P, V, As, Sb。 往往是離子型與共價型的混合 ， 形成三維多聚結(jié)構(gòu) 。 透明： 過冷的液體 易碎： 結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺少能發(fā)生滑動的平面 4. 分類及應(yīng)用 重要的玻璃體有四大類： 氧化物玻璃(石英和硅酸鹽玻璃 )、 金屬玻璃 、 非晶態(tài)半導(dǎo)體 和 高分子化合物 。 它具有許多不同于晶體的特性 ， 與非晶態(tài)材料特性類似： 沒有固定的熔點 、 各向同性 、 內(nèi)能高 、 沒有晶界 、 無固定形態(tài) 、 性能可設(shè)計性 等 。 2. 特性： 自然界的二氧化硅是以非玻璃質(zhì)的晶體狀態(tài)存在的 （ 砂石 、 石英砂 ） 。 ? 理論上 ， 這種大小的一粒孤立晶體肯定是不穩(wěn)定的 ， 因為它有相對極高的表面能 。 理論認為： 玻璃的結(jié)構(gòu)中包含許多小的結(jié)構(gòu)單位 （ 如由中心的硅和四角的 4個氧通過共價鍵結(jié)合而成的SiO44四面體 ） ， 這些小結(jié)構(gòu)單位彼此之間可以鍵合成鏈狀 ， 或由其它金屬離子沿頂角鍵合 ， 聯(lián)結(jié)成很不規(guī)則的三維網(wǎng)絡(luò) 。 1. 結(jié)構(gòu)特點 ： 玻璃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無長程周期性 ， 像液體一樣 ，因此可以看作是過冷液體 。 （ b） 短程有序 ? 每個粒子的 近鄰粒子的排列具有一定的規(guī)則性 ，較好地保留了相應(yīng)的晶態(tài)材料中的配位狀況 ， 即具有一定結(jié)構(gòu)的單元 ， 包括 確定配位數(shù) ， 鍵長 ，鍵角 等 。 Tb Tf Tg V(dm3) 1 2 氣體 液體 晶體 非晶體 非晶體的微觀特征 （ a） 長程無序 無平移對稱性 。 （ 3） 物理性質(zhì)各向同性 。 ? 4. 由于材料與結(jié)構(gòu)性限制，讓等離子顯示器不能往20吋以下的小尺寸發(fā)展，乃為市場競爭上的最大弱
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