一维准晶结构马德龙常数研究

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1、一维准晶马德隆常数刘玉鑫(渭南师范学院物理与电气工程学院物理系10级1班)摘要：回顾准晶体的发展应用，了解准晶的发展前景，简述准晶结构的的特征，物理性质，介绍马德龙常数及其重要意义和基本计算方法，介绍两种斐波那契类准晶结构的计算方法，通过构建一维准晶结构模型计算斐波那契类准晶结构的马德龙常数，从而对准晶体及其重要性有基本的认识，对马德龙常数进一步理解应用。关键词：一维准晶体结构特征；马德隆常数；斐波那契类；点阵模型随着人们对准晶结构的认识越来越深入，准晶的重要价值也在被人们更多的发展应用，而马德龙常数作为晶体结构的重要特征参数，利用马德隆常数可计算晶体表面能和晶格能

2、、结合能等重要物理量，尽管现今未发现属于离子晶体的准晶体材料，但准晶体材料大部分由金属合金组成而金属键中含有离子键成份，因此本文在介绍准晶结构的基础上对一维准晶的马德龙常数进行计算。从而对准晶材料有更好的认识，并未准晶材料的利用提供参考价值。1准晶及其结构特征1.1什么是准晶准晶也就是准周期晶体。它是由以色列科学家谢切曼等人在1984年第一次发现的一种介于晶体与非晶体之间的特殊固态物质结构。是一种即在长程准周期上有序，又具有非晶体学旋转对称性的固态的有序物态相，它是一种最新发现的固态结构。1.2准晶体物质的物理特征准晶体材料物质由于其在就结构方面的特殊性，使得其具有

3、晶体所没有的一些性质。1.2.1传输特性在准晶物质已知的所有的物理性能中，它的电子传输特性是最特殊和最重要的。它主要体现在以下三个方面：导电性（1）相较于普通的金属间化合物，热力学稳定的准晶物质的电阻率要高出许多。例如准晶相x1-Cu-Li，它全部是由非过渡元素族组成的，当在液氦温度时，它的的电阻率为900μΩcm。相较于准晶相（含有过渡元素族），它的电阻率就更高了。例如xl-Cu-Ru准晶在同样温度下电阻率是1000~30000μcm，xl-Cu-Fe准晶体是1300~11000μΩcm，x1-Pd-Mn则为1000～9500μΩcm。而x1-Pd-Re更是达到了

4、4000～28000μΩcm。（2）准晶体物质的电阻率是和温度的变化成反比的，也就是说它具有负的温度系数。（3）电阻率对组成准晶合金材料的成分与结构的完整度极其敏感。我们给出的样品物质在质量上越好，它的电阻率就越大。4）而相对于二维十次准晶结构，在其周期方向上的测得的电阻率，是比准周期方向上的电阻率要小到75%~95%，这里显示了超强的各向异性。导热性：（1）相较于普通的金属物质，准晶材料的导热率普遍低了很多，而在室温下准晶材料的导热率，更是比普通的铝合金要低上两个数量级，这足以和常普遍使用的隔热物ZrO2相提并论。（2）准经结构物质的热阻值，是与温度成反比的，也就

5、是它有负的温度系数。随着温度的升高，热量的扩散系数与比热容都是在增加的。（3）较于导电性，所给准晶体样品的质量越好，结构越完整，它的导热能力却越差。（4）而结构上复杂的准晶体相似固态相的导热能力与准晶体接近。光传导性：（1）相比于通常的金属物质，结构上完整的准晶物质在光传导特性上，就显得很是奇特，在比较低的频率范围里，准晶体的光传导效率很低，同时在104cm-1时又有很大范围的峰值。（2）同时考察二维的准晶材料样品时，光传导效率率对自身在结构上的各向异性又敏感。1.2.2准晶的表面特性物质的表面特性与基体物质不一定相同。表面特性，其主要是由物质表层化学分子与原子排列

6、堆积方式来决定。而准晶物质由于表层结构较为特殊，所以它的表面物质作用例如氧化作用，润湿现象，以及摩擦特性等都比较特殊。氧化作用：现如今已经发现的准晶结构物质，很大的比例上是铝系准晶。由于xl是极容易发生氧化作用的活泼元素，所以，我们研究铝基准晶物质发生氧化作用的表层结构构成及其变化的规律，就显得意义重大。实验研究发现，在同样的条件下，准晶物质表面的氧化作用明显的小于铝合金与相似构成成分的晶体物质。长期暴露于室温下的干燥空气中的准晶物质，表层氧化的平均厚度约为20～30埃。但是才高温于潮湿空气中，氧化的厚度还要近一步的加深（厚度可达到为60～70埃），同时化学构成成分

7、也发生而改变，表面氧化层铝原子含量增大（可以达到90%）。不粘性：准晶体材料物质的不粘特性性，本质上就是热力学范畴中的润湿性问题，同准晶物质的表面能相关。在最新的研究中发现，准晶材料最外层的原子是没有重构现象的，同时准晶体在费米能级上的电子态密度是很低的，这是造成准晶表面能相对较低的主要因素。摩损特性：准晶物质的磨损现象的研究开始的是比较早的，这主要是由为表面镀膜与热喷漆技术的快速发展，给探究较为致密的准晶膜亦或表面镀层的各种特性功能提供了必要的条件。实验条件相同的环境下，固体xl-Cu-Fe准晶材料和其表面的准晶涂层的显微硬度与摩擦因子大体接近，但是准晶的的显