浙大材料科学基础课件part5.docVIP

层状硅酸盐的判据： 骨架状硅酸盐：一类[SiO4]4-四面体单元的四个角都相互连接的硅酸盐矿物。典型代表氧化硅 氧化硅的四种结构：石英（ 图1-72）、鳞石英（ 图1-52）、方石英（动画1，动画2， 图1-49）和柯石英（四元环是基本单元，如 图1-73，晶胞有四个层面组成，如 图1-74所示，具有很大的通道，是形成长石和分子筛矿物的基础） 长石类矿物：基于柯石英的开放结构，1/4到1/2的[SiO4]4-被[AlO4]5-所取代（但阳离子（M或M2+）总数对Si和Al的总和比总是1/4），不足电荷由碱金属 (Li+,Na+,K+)或碱土金属(Ca2+,Ba2+)补充，阳离子填充在柯石英骨架结构的通道中。 氧化硅转变成长石矿物简式： SiO2(柯石英) 五、高分子晶体 高分子的基本形态是以双键打开的有机分子为结构单元的线性连接，这些结构单元（链节）是大分子中线性重复的基本单位。通常这样的大分子有数千或上万个结构单元，具有极高的分子量，因此这类材料称为高分子材料或高聚物材料。 (一) 高分子晶体的形成 乙烯CH2=CH2、CH2=CHR（R为取代H的有机基团） n(CH2=CHR)(((CH2--CHR()n 基本形态：双键打开的有机分子为结构单元的线性重复连接，有数千上万结构单元，具极高分子量 高分子材料特点：很多独立分子组成。长链大分子结构单元完全一致称均聚；两种以上的结构单元混合组成称共聚。 高分子结构单元连接特点：链节间通常饱和共价键（一次键）。大分子间或同一大分子不同链段间仅有二次分子力（范氏力等）。 结构形态：二次分子力弱，难使大分子形成有序的结晶结构。易见结构是无规线团和线团的交缠（非晶区）。 结晶特性：同一分子的不同链段或不同分子的某些链段间平行排列时，弱二次分子力能将这些链段排列成局部的结晶区域。可见一个结晶区域可能由同一大分子不同链段组成折叠链晶区 ，亦或不同分子的某些链段组成缨束状晶区。如 图1-75所示 结晶型高分子：绝大多数情况下，高分子材料不具有100%的结晶态。具有一定结晶度的高分子属于结晶型高分子。 聚苯乙烯不含任何结晶区域，属非结晶型高分子。低密度聚乙烯有少量的结晶区域。高密度聚乙烯的结晶度可达50%。聚丙烯的结晶度可达60%。尼龙6/6的结晶度更高。在某些特殊场合，高密度聚乙烯在链段间二次力的作用下能形成高分子单晶，实现高分子链段完全有序排列。 (二)高分子晶体的形态 高分子晶体特点：高分子晶体属于分子晶体的类型 。 大分子包含若干链节的链段的规则排列比金属材料的原子排列和无机材料中小分子的排列复杂得多。 理想聚乙烯晶体的结构：如 图1-76中所示，并行排列的三支聚乙烯链段中可找到斜方的晶胞，它是晶体三维延伸的最小周期。 C原子外电子的色散和诱导作用实现结晶化，结晶度低。 尼龙6/6晶体的结构： N(H和O(C形成键(氢桥)。周期出现的氢桥有助于相邻两排链段平行排列结晶，结晶度高。尼龙6/6晶体形成示意如 图1-77所示 尼龙6/6的缩聚反应： 高分子晶体形貌：结晶高分子较多地具有球晶的形貌。 一个球晶由沿半径垂直方向的多层晶片组成。晶片内是缨束状晶区或折叠链晶区。晶片间是无定形的非晶区偏振光显微镜下聚乙烯球晶如 图1-78所示 高分子晶体的描述及特点：用本章前述各种晶体参数描述。但对称性比金属和无机材料差，内含大量非晶区域。晶胞点阵参数和晶面指数的定义欠明确，同质异构变化复杂 第二章 晶体的不完整性 实际晶体中原子的排列或多或少地存在着偏离理想结构的区域，不可能象理想晶体一样规则和完整，而是出现了不完整性，例如：晶界，单晶也有微裂缝、杂质、热振动 缺陷：晶体中偏离完整性的区域，即造成晶体点阵周期势场畸变的一切因素 缺陷的特征：缺陷是随着各种条件的改变而不断变动的，有些缺陷可以产生、发展、运动和交互作用，而且能合并和消失。 缺陷的存在，会严重影响着晶体性质；总体看晶体仍可认为是接近完整的；晶体缺陷仍可以用相当确切的几何图象来描述。 晶体缺陷分类： (1)点缺陷（零维缺陷）。其特点是在X、Y、Z三个方向上的尺寸都很小(相当于原子的尺寸)； (2)线缺陷（一维缺陷）。其特点是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很长； (3)面缺陷（二维缺陷）。其特点是在一个方向上的尺寸很小，另外两个方向上的尺寸很大。 不同缺陷的示意描示 §2-1点缺陷 理想晶体中的一些原子被外界（大、小）原子所代替，或者在晶格间隙中掺入原子，或者留有原子空位，破坏了有规则的周期性排列，引起质点间势场的畸变。 点缺陷：晶体结构的不完整仅仅局限在原子位置 点缺陷的类型 (一)热缺陷，主要是产生了空位和间隙原子； (二)组成缺陷，即掺入了杂质离子(大、小)； (三)电子缺陷，电子的能量状态