2.5非晶态结构详解.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 由于稳定性的问题，使对非晶态材料的使用条件提出了一些限制。如材料的使用温度问题，一般非晶态材料的使用寿命与使用温度有很大关系。 例如Fe80B20合金，人们推算出，它在175℃下使用寿命可达550年，而在200℃下使用寿命仅为25年。 晶化温度——许多非晶态材料（如大多数非晶态半导体和非晶态合金），若以通常的速度加热，当达到某一温度时开始出现晶化，这一温度称为晶化温度。 晶化温度是表征非晶态材料性能的一个综合性参数——非晶态材料稳定性。 如由过渡金属和类金属组成的非晶态合金，由于类金属原子与过渡金属原子之间的相互作用强，因此类金属的含量在一定程度上的增加将提高材料的晶化温度，增加其稳定性。 由半径不同的原子混合组成的体系比半径相同的原子组成的体系有较低的吉布斯自由能，因此原子的尺寸差别越大将显著地增加非晶态材料的稳定性等等。 增加非晶态材料稳定性（提高晶化温度） 例如非晶态W35Mo20Cr15Fe5Ni5P6B6C5Si3合金是一种晶化温度比较高的材料，其晶化温度约为1225K。 如光照射或外加电场可以加速一些非晶态半导体的晶化，而中子辐照可以提高一些非晶态合金的晶化温度，增加其稳定性。 有些非晶态材料部分地晶化，也会获得一些新的卓越特性。 普通的氧化物玻璃，通过控制其晶化条件，可以转变成具有许多优良性能的微晶玻璃，就是一例。例如目前有一类非晶硅太阳能电池就是利用氢化微晶硅材料而制作的。 第五节 聚合物的结构特征 聚合物（polymer）是由成百或成千个原子组成的一种大分子，它是由一种或两种，有时是更多种的小分子一个接一个地连接成链状或网状的结构而形成的。 聚合物概念的确定同1953年诺贝尔奖金获得者斯托丁杰（H. Staudinger）的名字紧密联系在一起的。 1920年他提出了“高分子”、“长链大分子”的概念。他预言了一些含有某些官能团的有机物可以通过官能团间的反应而聚合，比如聚苯乙烯、聚甲醛等，后来都得到了证实。 一、聚合物材料的分类 塑料——热塑性和热固性塑料。 热塑性塑料是指在一定温度范围内具有可反复加热软化、冷却后硬化定型的塑料。 常用的热塑性塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。 热固性塑料是指经加热（或不加热）就变成永久的固定形状，一旦成形，就不可能再熔融成形的塑料。 常用的热固性塑料酚醛塑料、脲醛塑料等。 一、聚合物材料的分类 橡胶——具有高的弹性、电绝缘性和缓冲减振性，分为天然橡胶和合成橡胶 天然橡胶的弹性好、强度高、耐屈挠性好、绝缘性好,加工性、粘合性、混合性良好。 合成橡胶的种类很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。 一、聚合物材料的分类 纤维 无机纤维有金属纤维、碳纤维、硅系纤维及矿物纤维等； 天然纤维有植物纤维（如麻、棉花等）和动物纤维（如羊毛、驼毛等）等。 合成纤维主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈等。 二、聚合物的特点 （1）含原子数量多，一个高分子中含有几千个、几万个、甚至几百万个原子。 （2）分子量大，高分子化合物的分子量一般可自几万至几十万、几百万甚至上千万。例如尼龙分子的分子量为二万三千左右，天然橡胶的为四十万。 （3）分子长度相对于低分子长，例如低分子乙烯的长度约为0.0005μm，而高分子聚乙烯的长度则为6.8μm，是前者的13600倍。 三、高分子链结构与形态 化学组成——重复结构单元的成分 碳链高分子：PE、PP、PVC、PVAC、PS、PMMA、PVDC、PVA、PAN等 杂链高分子：POM、PEOX、PPOX、PPO、PET、EP、PC、PA-6、PA-66、PSR等 元素有机高分子：聚硅氧烷、聚钛氧烷等 无机高分子：聚二氧化硅、聚二氟磷氮等 　 三、高分子链结构与形态 重复结构单元的连接方式 　 均聚物重复结构单元的连接方式 　　 头－头（少量） 　　 头－尾（居多） 　　 尾－尾（少量） 　 双组分共聚物单体链节的连接方式 　　 无规连接（无规共聚物） 　　 交替连接（交替共聚物） 　　 嵌段连接（交替共聚物） 　　 分叉连接（接枝共聚物） 连接手段——成键——（？） 三、高分子的链结构与形态 高分子链的几何构型 高分子链的几何形状 支链型 蓖型 线 型 梯 型 体 型 网 型 星型 梳型 三、高分子链结构与形态 高分子的立体异构 旋光异构（左旋L－、右旋D－） 几何异构（顺式、反式） 柔性 σ键 π键 ？ 四、聚合物的聚集态结构 　聚合物聚集态与小分子物质的聚集态、相态的对应关系 　　　　　　　　　　　　气态