《材料学基础I》PPT课件

《《材料学基础I》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2.纳米结构种类0d:cluster团簇C60、量子点quantumdots（<10nm)、纳米颗粒1d:nanotubes,nanowires(quantumwires),nanorods,nanobelts,nanofibers2d:superlattice(quantumwell),thinfilms,multilayers3d:nanocystals,nano-composites,nano-devices特征：①至少有一个方向的尺度是纳米范围：1-100nm②纳米效应：②纳米效应：量子尺寸效应：能带从连续变为离散，Eg能隙变宽现象Eg尺寸几个纳米(<5nm)小尺寸效应：d~特征物理

2、长度(如单畴临界尺寸）如铁电(磁)顺电(磁)②纳米效应：表面效应：d减小，S增大，表面能增加3、趁势与主要问题尺寸、形态可控，按照一定规律排列的纳米结构，直接长出分子器件(self-assembly)单个Nano的性能测量结构——性能的关联挖掘新Nano结构、新性能Nanowiresuperlattice(Nature,2002/2)Chap.4显微结构MicrostructureReferences:冯端等主编，《材料科学导论》，Chap.7诸培南等主编，《无机非金属材料显微结构图册》显微结构/组织结构：mmMicrostructure：含义更宽，nm——mm(Nano-)Ceramics

3、/Metals/Polymers/Composites点/线/面——体视学。包括了几何、拓扑多晶多相1.结构单元及其几何特征Geometric1）基本单元(组元)Unit：颗粒、单相区、畴（微域）[Crystals：原子/离子/分子]单元的性质：金属，无机非金属，高分子，液相，气相（晶态/或非晶态）2）单元的相对含量Composition：材料的组成[Crystals：原子比/Mole比]重量分数体积分数表观密度e.g.,①对二相材料:i=2,f1+f2=1②致密多晶:i=1,f=1,体积分数无意义③通常多晶:一般有气孔，3）单元的形状Shape:复杂、多样[Crystals：N/A]理想化

4、处理：数学上的椭球体a1a2a3a1a2a3退极因子（消磁因子）depolaritionfactor：简化处理：旋转体，a1=a2长、短轴半径定义一个长短轴半径比（纵横比aspectratio)p=a3/a1理想形状圆球体a1=a2=a3，p=1长球体a3>a1=a2，p>1扁球体a31对椭圆长棒：a1≠a2，p→∞长纤维(nanowires,nanofibers)③扁球体oblate：p<1

5、对圆盘(硬币)形状：a1=a2》a3薄片(nanosheets,thinfilms)4)单元尺寸Size[Crystals：原子/离子/分子半径]平均颗粒尺寸：d=2Rnmmm尺寸分布：对数正态分布Log-normaldistributiond:标准偏差N(d’)d’x1x34)单元取向Orientation形状：异形单元：性质各向异性x2x’1x’3：方向余弦q=0，完全定向排列alongx3q=0—180o，完全无规则F(q):Orientationdistribution2.拓扑特征Topology1）连接度Connectivity0-3型3-3型1-3型2-2型2)周期性Period

6、icityLaminated(mm)Multi-layers(nm)Superlattices(nm)连续纤维(mm)模板生长(nm)②0-3或3-3型Quantumdots3-3型opalPhotoniccrystals(光子晶体）介电周期结构光子带隙(PGB)Phononic(orsonic)crystals(声子晶体）密度/刚度周期结构声子带隙(SGB）或弹性带隙(EBG)光子“晶体”、声子“晶体”:在显微结构层次上具有类似晶体的周期性(SC,HCP,FCC)结构中的几何相变:0-3（弥散）3-3（连通）Percolation(1953)1)格子渗流Latticepercolation

7、3.渗流(逾渗)现象PercolationReference:R.Zallen,非晶态固体物理学（中译本）科学版点(位置)渗流sitepercolation键渗流bondpercolationpc渗流阈值PercolationthresholdWhypercolation?2)标度律（Scalinglaw)与普适性（Universality)标度律：Nearpc突变行为不同“临界指数”之间存在简单关系普适性：