第六章 无机非金属特征s.ppt

3.2玻璃的通性： 一、各向同性 均质玻璃其各方向的性质如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热系数等都相同（非均质玻璃中存在应力除外）。 玻璃的各向同性是其内部质点无序排列而呈现统计均质 结构的外在表现。 二、 介稳性 热力学——高能状态，有析晶的趋势 动力学——高粘度，析晶不可能，长期保持介稳态。 三、 凝固的渐变性和可逆性 Tg TM D C B A K F M E VQ 液体 过冷液体 晶体 玻璃态 由熔融态向玻璃态转变的过程是可逆的与渐变的，这与熔体的 结晶过程有明显区别。 冷却速率会影响Tg大小，快冷时Tg较慢冷时高，K点在F点前。Fulda测出Na－Ca－Si玻璃： (a) 加热速度(℃/min) 0.5 1 5 9 Tg(℃) 468 479 493 499 (b) 加热时与冷却时测定的Tg温度应一致（不考虑滞后）。 实际测定表明玻璃化转变并不是在一个确定的Tg点上，而 是有一个转变温度范围。 结论：玻璃没有固定熔点，玻璃加热变为熔体过程也是渐变的。 四、 由熔融态向玻璃态转化时，物理、化学性质随温度变化的连续性 性质 温度 Tg Tf 第一类性质：玻璃的电导、比容、粘度等 第二类性质：玻璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等 第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等 Tg ：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻璃出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力，所以也称退火温度上限。 Tf ：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态典型性质的温度。相当于粘度109dPa·S，也是玻璃可拉成丝的最低温度。 针对这些基本特点能够运用学到知识予以解释。 * 第六章 无机非金属材料的结构特征 同济大学材料科学与工程学院 王 德 平 无机非金属材料的基本含义： 无机非金属材料是由指一种或多种金属元素同一种非金属元素（如C、O、N等，通常为O）结合而成的化合物,这些化合物主要是金属氧化物或金属非氧化物，它几乎包含了除金属材料和高分子材料以为的所有材料。 金属材料和有机高分子材料以外的固体材料通称 为无机非金属材料。 传统意义上的无机非金属材料： 陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等 新型无机非金属材料： （也称新材料、先进材料、功能材料等） 纳米材料、先进结构陶瓷、智能无机材料、高温超导陶瓷、生物陶瓷材料等。 无机非金属材料的基本特点： 熔点高、硬度大； 化学稳定性好； 耐高温性、耐磨损性好； 耐氧化和化学腐蚀性好； 具有优良的电性能和光学性能。 一般为脆性材料 6.1 无机非金属材料的显微结构 6.1.1 基本特征 6.1.2化学键合 在无机非金属材料中，经常出现的键合方式为离子键、共价键或它们的混合键。 离子键所具有的不饱和性和无方向性有利于离子在空间作密堆排列，使离子晶体具有较高的密度和较高的熔点。 共价键所具有的严格的方向性和饱和则又使共价晶体中的原子在空间的排列无法达到密堆的要求，而具有较低的堆积密度。 6.1.3 正负离子的堆积方法 哥希密特的结晶化学定律较好地描写了离子晶体的构成规律： 晶体的结构取决于其组成质点的数量关系、大小关系与极化关系。 数量关系：AX、AX2、A2X3------- 大小关系：配位数及其配位多面体 极化关系: 极化的结果是使质点变形，其结果就 是影响到晶体结构中的配位关系。 6.1.4典型无机化合物晶体结构的介绍 （1）AX型晶体 （CsCl型、NaCl型） （1）AX型晶体 （立方ZnS型） 金刚石结构 如果在立方ZnS结构中所有的原子都是等同的，则就是金刚石（C）的结构。同样，半导体材料Si和Ge也是这类型的结构。这三个元素都是采取sp3杂化轨道形成共价键。 立方ZnS （1）AX型晶体 （六方ZnS型） 某些纤锌矿型结构的物质，由于结构中不存在对称中心，使得晶体具有热释电性。 热释电效应：在热平衡条件下，电介质因自发极化要产生表面束缚电荷，这种电荷被来自空气中附集于电介质表面上的自由电荷所补偿，其电不能显现出来，，当温度发生变化，由温度变化引起电介质的极化状态的改变不能及时被来自电介质表面上的自由电荷所补偿，使电介质对外显电性。?Ps=p ?T（具有自发极化的晶体） 晶体的热释性与其内部的自发极化有关，但是这种晶体在常温与常压下被附着于晶体表面的自由表面电荷所掩