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十、石墨结构石墨（C），六方晶系，P63／mmc，a0=0.146nm，c0=0.670nm，每个晶胞中原子数Z=4。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。第30页,共54页，星期六，2024年，5月性质：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。第31页,共54页，星期六，2024年，5月(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。材料科学基础十一、足球烯第32页,共54页，星期六，2024年，5月(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。材料科学基础第33页,共54页，星期六，2024年，5月第34页,共54页，星期六，2024年，5月(4)性质：C60掺杂钾、铷等有超导性，超导起始温度达到18K。北大和科学院合作制得Rb3C60，超导起始温度高达28K，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。材料科学基础第35页,共54页，星期六，2024年，5月(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，是他意外发现了钠米碳管。材料科学基础十二、钠米碳管第36页,共54页，星期六，2024年，5月(2)、什么是钠米碳管？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，就是钠米碳管。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。乘座电梯上太空(3)、应用前景广泛材料科学基础第37页,共54页，星期六，2024年，5月第38页,共54页，星期六，2024年，5月§3.3硅酸盐的晶体结构一、硅酸盐的应用1.玻璃2.硅酸盐水泥3.地砖4.陶瓷5.电绝缘材料6.焊条药皮7.耐火材料科学基础第39页,共54页，星期六，2024年，5月硅酸根（SiO44-)四面体：Si-O键的性质，共价键和离子键大约各占一半。O-O-O-O-Si二、硅酸盐的基本结构单元材料科学基础第40页,共54页，星期六，2024年，5月

硅酸根（SiO44-)四面体硅酸根（Si2O6-)双四面体

材料科学基础第41页,共54页，星期六，2024年，5月§3.3硅酸盐的晶体结构三、岛状结构单元：硅酸根（SiO44-)四面体通过与其他正离子连接在一起，就形成了岛状或孤立状的硅酸盐结构，又称原硅酸盐。橄榄石族的一系列化合物属于此类。Mg2SiO4镁橄榄石就是其中之一。四、双四面体结构单元：硅酸根（SiO44-)四面体通过共用一个或更多的O2-离子连接在一起时，可能的联结方式很多，最简单的就是两个四面体共用一个顶角。黄长石就是一个例子。材料科学基础第42页,共54页，星期六，2024年，5月§3.3硅酸盐的晶体结构五、环状结构单元：当硅酸根（SiO44-)四面体有两个顶角的氧离子为相邻的两个硅酸根四面体共有时，就会形成环状结构单元。六、链状结构单元：如果环状结构单元包含无穷多四面体时，就彼岸成无限伸长的链状结构单元。七、当每个硅酸根（SiO44-)四面体同一平面的三个顶角的氧离子分别为相邻四面体共有时，就会形成层状结构单元。材料科学基础第43页,共54页，星期六，2024年，5月环状结构单元材料科学基础第44页,共54页，星期六，2024年，5月链状结构单元材料科学基础第45页,共54页，星期六，2024年，5月层状结构单元材料科学基础第46页,共54页，星期六，2024年，5月§3.4二氧化硅的晶体结构当硅酸根（S