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2017-3-31 1 第一章 晶体结构 周期性有序排列 单晶 多晶 2017-3-31 2 固体材料 晶体 非晶体 近程有序、远程无序 玻璃、塑料、树脂等 2017-3-31 3 石英（SiO2）晶体: 长程有序：质点周期性排列 SiO2非晶体（含Na） 晶体Vs非晶体 结构差异导致性质不同 1.晶体：最小内能、热力学稳定 非晶体自发→晶体 2.晶体：固定熔点 3.晶体：各向异性 不同结晶学方向：周期性排列差异所致 力学、光学、电学性能 Eg.石墨晶体： c轴电导率为a轴、c轴方向的106倍 2017-3-31 4 玻璃窗花： 自发析晶所致 石墨结构 4.晶体：均匀性 晶体不同部位性质相同，如：密度 质点分布规律性、晶胞→晶体 5.晶体：自范性－自发形成规则几何多面体外形 2017-3-31 5 石英晶体 (水晶SiO2) 萤石晶体 晶体大都具有规则的几何外形 雪花 水分子晶体 食盐晶体 6.晶体：对称性 内部结构、外形、性质－对称性 点阵结构、晶胞结构的外部体现 7.晶体：衍射效应 周期性点阵结构、面网结构 使波长相当的X射线、电子流、中子流衍射效应 非晶体－的X射线散射 2017-3-31 6 杨为中 材料物理化学 2017-3-31 7 质点空间分布（空间点阵－七大晶系，14种布拉菲格子） 晶体结构 质点间作用方式 （键合） 晶体化学（结晶化学） 晶体性质由组成和结构决定 研究晶体结构可以推断晶体性质 2017-3-31 8 三维空间点阵示意图 点阵 结点 周期 质点空间分布——晶体的点阵结构 ——空间点阵或空间格子 每个结点代表一个原子或原子集团 几何抽象 2017-3-31 9 晶体－周期性＋特有对称性 晶胞即结晶学上能代表对称特性的最小体积单元 晶胞－以点阵点为顶点取出平行六面体单位： 其格点位置：顶角、体心、面心上 2017-3-31 10 平行六面体单位选取规则： 1）充分表示晶体对称性； 2）棱间直角关系最多； 3）单元体积最小； 4）三条相交边棱尽可能相等或相等数目最多 二维结点平面格子（平行四边形）的划分：遵循以上三原则 晶体结构的对称性： 基本对称操作：镜像、旋转、旋转反演对 称、平移等 （1）n度旋转对称轴（1/2/3/4/6) （2） n度旋转反演轴（i/m/ ) （3）平移对称操作 2017-3-31 12 根据晶体对称性 空间点阵划→七大晶系，14种类型（布拉非格子） 三斜 单斜 单斜底心 斜方 斜方底心 斜方体心 斜方面心 三方 六方 四方 四方体心 立方 立方体心 立方面心 平行六面体选取原则 2017-3-31 13 周期性 平移矢量 晶胞的周期性重复即构成晶体 以晶胞为重复单元，只要将它不断地平移，每次位移为 a1/a2/a3,就可以得出整个晶体 a1、a2、a3是代表重复单元的三个棱边之长度与取向的矢量，称为平移矢量； 2017-3-31 14 晶胞的表示－晶胞参数 三条晶轴：a，b，c 轴间夹角：α，β，γ 2017-3-31 15 各晶系晶胞参数 a、立方晶系： a=b=c, α=β=γ=90o (简单立方、面心立方、体心立方) 2017-3-31 16 b、四方晶系：a=b?c，?=?=?=90o （简单四方、体心四方） 2017-3-31 17 c、正交晶系：a?b?c，?=?=?=90o （简单正交、体心正交、底心正交、面心正交） 2017-3-31 18 d、三方晶系：a=b=c，?=?=??90o 2017-3-31 19 e、六方晶系： a=b?c，?=?=90o，?=120o 2017-3-31 20 f、单斜晶系：a?b?c,??90o （简单单斜、底心单斜） 2017-3-31 21 g、三斜晶系： a ? b ? c, ? ? ? ? ? 2017-3-31 22 体对角线拉伸 单轴向拉伸 轴向拉伸 挤压a、b轴成60度 推a、c轴至大于90度 对称性最差 对称性最高 2017-3-31 23 晶体就是由晶胞在三维空间周期重复排列的点阵结构 （将点阵中结点换为实际质点） 不同晶胞由不同原子数构成： 体心原子为晶胞独有，面心原子为两个晶胞共有，而顶角上原子为八个晶胞共有 2017-3-31 24 以立方晶系为例计算各晶胞中质点数： 简单立方晶胞－－质点数为 1