【正文】 往會被另外一種或幾種元素所置換，而形成更為復(fù)雜的化合物，如 (Fe、 Mn)3C等 。所謂高分子是是指分子量特別大的有機(jī)化合物，是由一種或者多種單體，通過聚合反應(yīng)形成的相對分子質(zhì)量很大的化合物，它是相對于低分子而言。 高分子的組成 由一種或幾種簡單的低分子有機(jī)化合物結(jié)以重復(fù)的方式連接而成，就像一根鏈條由眾多鏈環(huán)連接在一起一樣。組成大分子鏈時(shí)，鏈節(jié)的數(shù)目（ n）叫做聚合度。如果把它分開，它就改變性質(zhì)（即分解）成另外的物質(zhì)。一個(gè)分子量很大的分子用外力把它拉斷或切開，變成兩個(gè)分子后，高分子化合物的性質(zhì)一般沒有明顯的改變。 （ 2）具有彈性：高分子化合物在外力作用下容易發(fā)生變形，當(dāng)外力解除，這種變形就可以恢復(fù)到原狀。因?yàn)楦叻肿踊衔锸怯珊荛L的大分子鏈所構(gòu)成，當(dāng)鏈的某一部分受熱時(shí)，這一部分鏈的運(yùn)動能量增加，但由于大分子鏈不易傳熱，因此，除了這一部分受熱外，鏈的其他部分則受熱不多，這些部分的運(yùn)動能量就不大?？傊?，高分子化合物不可能一下子達(dá)到由固體狀態(tài)變?yōu)橐后w狀態(tài)。 （ 4）具有絕緣性：高分子化合物對電、熱、聲具有良好的絕緣性能。 二、大分子鏈的分子量及其分布 高聚物分子量的多分散性 高聚物的分子量有兩個(gè)特點(diǎn) ， 一是分子量很大 ， 二是分子量多分散性 。 而絕大多數(shù)高分子聚合物都是分子量不等的同系物的混合物 。 高聚物材料是數(shù)量眾多的大分子鏈的聚集體，由于大分子鏈長短不同，每根大分子鏈的分子量也不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)平均方法不同，其分子量的表示也不同。此外還有粘均分子量和 Z均分子量等。 重均分子量 按重量的統(tǒng)計(jì)平均 ， 定義為： 式中： Wi： 第 i組分子的總質(zhì)量 。 如圖所示為高聚物的分子量分布 ， 它表示該高聚物中具有各種分子量的大分子鏈的重量是不同的 。 其主鏈結(jié)構(gòu)如下： —C—C—C—C—C—C— 乙烯基聚合物就是屬于碳鏈聚合物的一種 。如 R換為 Cl， 得到氯乙烯； R換為 OH（ 羥基），得到乙烯醇； R換為 CH3， 得到丙烯。 如： —C—C—O—C— —C—C—H—C— —C—C—S—C— 聚酯就是一種典型的雜鏈聚合物 ， 其特征是在碳主鏈中嵌入一個(gè)酯鍵： O —C—O— （ 3） 元素有機(jī)聚合物 主鏈由氧和其它元素組成 ， 如： —O—Si—O—Si—O— 在大分子鏈中常見的 C、 H、 O、 N等元素都是原子量較小的輕元素 。 高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式和構(gòu)型 大分子鏈形成后，由共價(jià)鍵固定的鏈內(nèi)原子和原子團(tuán)的幾何排列即固定不變。 鍵接方式 ： 結(jié)構(gòu)單元在鏈中的連接方式和順序決定于單體及合成反應(yīng)的性質(zhì) 。 即使分子鏈組成相同 ， 但由于取代基的位置不同 ， 也可有不同的立體構(gòu)型 。 2） 間同立構(gòu) 取代基 R相間地分布在主鏈的兩側(cè) 。 高分子鏈的構(gòu)象及柔順性 （ 1）高分子鏈的構(gòu)象 單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn) 由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所引起的原子在空間占據(jù)不同位置所構(gòu)成的分子鏈的各種形象，稱為高分子鏈的構(gòu)象。 高分子鏈的柔順性與單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)難易程度有關(guān) 。一般說來 ， 高分子鏈的幾何形狀有以下三種： （ 1） 線型高分子 ：由許多鏈節(jié)組成的長鏈 ， 通常是卷曲成線團(tuán)狀 。此類材料加熱后軟化 ， 冷卻后又硬化成型 ， 隨溫度變化可以反復(fù)進(jìn)行 。 （ 2） 支鏈型高分子 在主鏈上帶有支鏈 。 （ 3）體型 (網(wǎng)狀 )高分子 分子鏈之間有許多鏈節(jié)互相交聯(lián)，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此類材料受熱發(fā)生化學(xué)變化而固化成型，成型后再受熱也不會軟化變形，如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。一般物質(zhì)的聚集態(tài)可分為氣體、液體和固體。高分子鏈之間以范德瓦爾斯鍵或氫鍵結(jié)合，鍵雖弱，但因分子鏈很長，故鏈間總作用力為各鏈節(jié)作用力與聚合度之積，因而大大超過鏈內(nèi)共價(jià)鍵。 第五節(jié) 無機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) Structures of Inanic Nonmetallic Materials (Ceramics) 陶瓷是由金屬和非金屬的無機(jī)化合物所構(gòu)成的多晶多相固體物質(zhì)，它實(shí)際上是各種無機(jī)非金屬材料的統(tǒng)稱。后來，發(fā)展到泛指整個(gè)硅酸鹽材料，包括玻璃、水泥、耐火材料、陶瓷等。陶瓷和金屬類似，具有晶體構(gòu)造，但與金屬不同的是其結(jié)構(gòu)中并沒有大量的自由電子。 在室溫下，陶瓷材料的典型組織是由晶體相、玻璃相和氣相組成。它往往決定著陶瓷的力學(xué)、物理、化學(xué)性能。氧化物結(jié)構(gòu)和硅酸鹽結(jié)構(gòu)是陶瓷晶體中最重要的兩類結(jié)構(gòu)。 氧化物結(jié)構(gòu) 氧化物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是較大的氧離子緊密排列成晶體結(jié)構(gòu)，較小的正離子填充在它們的空隙內(nèi)。 結(jié)構(gòu)類型 晶體結(jié)構(gòu) 陶瓷中主要化合物 AX型 面心立方 堿土金屬氧化物 MgO、 BaO等 ， 堿金屬鹵化物 ， 堿土金屬硫化物 AX2型 面心立方 CaF2(螢石 )、 ThO VO2等 簡單四方 TiO2(金紅石 )、 SiO2(高溫方石英 )等 A2X3型 菱形晶體 αAl2O3(剛玉 ) ABX3型 簡單立方 CaTiO3(鈣鈦礦 )、 BaTiO3等 菱形晶系 FeTiO3(鈦鐵礦 )、 LiNbO3等 AB2X4型 面心立方 MgAl2O4(尖晶石 )等 100多種 硅酸鹽結(jié)構(gòu) 硅酸鹽材料在自然界中大量存在，約占已知礦物的三分之一。普通水泥是人們最熟悉的硅酸鹽，它最明顯的優(yōu)勢是能將巖石骨料結(jié)合成整塊材料。當(dāng)整個(gè)硅氧四面體連接時(shí)由于 O2的排斥作用，使得各頂點(diǎn)只能以共有的形式相連接。 硅酸鹽具有下列結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ① 結(jié)構(gòu)中 Si4+間沒有直接的鍵 ， 而它們是通過 O2–連接起來的 。 ③ 每一個(gè) O2–只能連接 2個(gè)硅氧四面體 。 陶瓷晶體相中的缺陷 陶瓷材料是多晶體，同金屬一樣，有晶粒、晶界，有亞晶粒、亞晶界。如果陶瓷的晶粒細(xì)小，晶界總面積大，則陶瓷材料的強(qiáng)度大；空位和間隙原子可加速陶瓷工藝過程中燒結(jié)時(shí)的擴(kuò)散，并且也影響物理性能。所以陶瓷在常溫下幾乎沒有塑性變形能力，即脆性大。 但在熔點(diǎn)附近 ， SiO2的粘度很高 ， 原子遷移困難 ， 所以當(dāng)液態(tài) SiO2冷卻到熔點(diǎn)以下時(shí) ， 原子不能排列成長為有序 （ 晶體 ） 狀態(tài) ， 而形成過冷液體 。 因此 ， 玻璃相就是陶瓷高溫?zé)Y(jié)時(shí)各組成物和雜質(zhì)產(chǎn)生一系列物理 、 化學(xué)反應(yīng)后形成的一種非晶態(tài)物質(zhì) 。 玻璃相在陶瓷組織中的作用是：粘結(jié)分散的晶體相，降低燒結(jié)溫度，抑制晶粒長大和填充氣孔使陶瓷致密等。此外，由于玻璃相結(jié)構(gòu)疏松，空隙中常有金屬離子填充，因而降低了陶瓷的電絕緣性，增加介電損耗。 四、氣相 氣相是指陶瓷孔隙中的氣體即氣孔，是在陶瓷生產(chǎn)過程中形成，并被保留下來的。 氣孔對陶瓷性能有顯著影響 。 如果存在于陶瓷內(nèi)部 （ 閉孔 ） ， 不易被發(fā)現(xiàn) ， 這常常是產(chǎn)生裂紋的原因 ， 使陶瓷性能大幅下降 ， 如組織致密性下降 ， 應(yīng)力集中 ， 脆性增加 ， 介電損耗增大 ， 電擊穿強(qiáng)度下降 ， 絕緣性降低等等 。 陶瓷材料的氣孔量用氣孔的相對體積（氣孔率）來表示，它是衡量陶瓷材料質(zhì)量的重要標(biāo)志。普通陶瓷的氣孔率為 5％～ 10％，特種陶瓷在 5％以下，金屬陶瓷要求在 ％以下。