材料科学导论第三章陶瓷的晶体结构1概要.ppt

钙钛矿结构的通式为ABO3 ,以CaTiO3为例讨论其结构: Ca2+ O2- Ti 4+ 材料科学导论 配位关系的分析: 可以看出: Ca的CN=12 Ti的CN=6 O的CN=2+4=6 材料科学导论 结构的描述 （1） 钙钛矿在高温时属立方晶系，在降温时，通过某个特定 温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降. （2 ） CaTiO3为离子晶体 （3） Ca的CN=12 Ti的CN=6 O的CN=2+4=6 （4） CaTiO3的结构可看成有和半径较大的离子共同组成立方 紧密堆积，离子充填于1/4的八面体空隙中。 （5） 结点坐标为： Ca2+ 000 ， 001 ，010 ， 100 ，110 ，011 ，101 ， 111 O2- 0 1/2 1/2 ， 1/2 0 1/2 ， 1/2 1/2 0 ，1 1/2 1/2 ，1/2 1 1/2 ，1/2 1/2 1 Ti 4+ 1/2 1/2 1/2 （6） 立方面心格子 （7）BaTiO3 ， SrTiO3 材料科学导论 9）、金刚石结构 化学式C；晶体结构为立方晶系，面心立方空间点阵，a0＝0.356nm；碳原子位于立方面心的所有结点位置和交替分布在立方体内四个小立方体中心；每个晶胞中原子数Z＝8，每个碳原子周围都有4个碳，形成共价键。 与其结构相同的有硅、锗、灰锡、合成立方氮化硼等 性质： 硬度最大、具半导体性能、极好的导热性 10）、石墨结构 石墨（C），六方晶系，a0=0.146nm，c0=0.670nm 。 结构表现为碳原子呈层状排列。层内碳原子呈六方环状排列，每个碳原子与三个相邻碳原子之间的距离均为0.142nm；层间距离为0.335nm。层内为共价键，层间为分子键相连。 性质：碳原子有一个电子可以在层内移动，类似于金属中的自由电子，平行层的方向具良好导电性；硬度低，易加工；熔点高；有润滑感。 石墨与金刚石的化学组成相同，结构不同，这种现象称为同质多晶现象，石墨和金刚石是碳的两种同质多象变体。 人工合成的六方氮化硼与石墨结构相同。 (1)发现：1985年，科学家用激光束照射石墨得灰色气体，用有机溶剂萃取得n﹤200的大量簇分子，含60个碳的分子比较多。 (2)合成：将几十伏的电流电压加在两根碳棒上，当两根碳棒距离很小时，就会产生电弧放电导致短路，产生的碳烟中含有大量的C60,再用有机溶剂萃取碳烟。 材料科学导论 11）、足球烯 (3)结构：笼状分子，固态时是分子晶体，每个碳原子只跟相邻的三个碳原子形成共价键，60个碳原子构成球形，共32面体，包括12个五边形，20个六边形。 (4)性质：C60 掺杂钾、铷等有超导性，超导起始温度达到 18 K。北大和科学院合作制得 Rb3C60，超导起始温度高达 28 K，领先于世界先进水平。 (5)成果：最大的足球烯单晶的直径仅为 6mm，浙江大学的科学家制取直径为1.3㎝ 的高品质单晶，走在世界前列。 1996年的诺贝尔授予罗伯特、克罗特和斯莫利等三位科学家，表彰他们有关富勒烯的发现、制备和性质研究。 材料科学导论 (1)、发现：知道了 C60 的制备以后，人们的注意力全部集中在观察碳灰上，而日本科学家饭岛澄男却仔细观察了放电后在阳极上产生的沉淀物，是他意外发现了纳米碳管。 材料科学导论 12）、纳米碳管 (2)、什么是纳米碳管？ 石墨有层状结构，可以看作是由原子纸一层一层堆叠而成。若将一层或几层这样的原子纸卷成圆筒形状，就是纳米碳管。中科院解思深教授制得 0.5nm 碳管，麻省理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管0.4nm。 3)、应用前景广泛 乘座电梯上太空 §3.4 硅酸盐的晶体结构 材料科学导论 一、硅酸盐的特点 1. 含有硅，氧原子（离子）并以不同方式配置在一起的许多陶瓷材料为硅酸盐结构，由三部分组成，一部分是由硅和氧按不同比例组成的各种负离子团，称为硅氧骨干，是硅酸盐的基本结构单元，另外两部分为硅氧骨干以外的正离子和负离子。 3. 硅酸盐应用：玻璃，硅酸盐水泥，地砖，陶瓷，电绝缘材料，焊条药皮，耐火材料 2.硅酸盐的成分复杂，结构形式多种多样。硅酸盐晶体是构成地壳的主要矿物。 硅酸根（SiO44-）四面体特征： 1）4个氧原子围绕位于中心的硅原子，每个氧原子有1个电子可以和其他离子键合。 2）Si-O之间平均距离为0.16nm，小于Si-O半径之和。一般视离子键和共价键各为50%。 3）每个O2-最多只能为两个[SiO44