材料物理薛老师讲课部分.doc

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1、・自组装现象・在一定外界条件下，系统内部自发地由无序变为有序的现象。这种演化过程叫自组装过程。・耗散结构理论・耗散结构泛指一个系统在非平衡和开放条件下，在与外界环境交换物质和能量的过程中，通过系统内部的能量耗散过程产生和维持的某种宏观的时（间）-空（间）有序结构。・贝纳德（Benard）对流『2、大导热板,2::垂:；TX>T.,4T>4Tc7>7，AT

2、观定向运动，使能最得到更有效的传递。要实现自组织，系统必须开放。耗散结构形成的条件：开放系统；正反馈;远离平衡态;非线性抑制因素；涨落混沌线性系统与非线性系统线性系统的特点：系统的运动方程确定之后，运动的最终状态决定其初条件，将来是必然的，牛顿力学、薛定谬方程等都是线性系统的运动方程。非线性系统的特点：没有解析方程，对初始条件敏感;叠加原理不成立。20世纪60年代后发现了大量的非线性系统主要表现在三个方面：混沌理论、耗散结构系^6和分形理论。混沌两种随机性：外在随机性，内在随机性什么是混沌？混沌一般指在确定性的动力学系

3、统的“无规则的运动"或“不碰定性行为"。混沌的三要素：内在随机性；对初值的敏感依赖性；奇异性；D=ln4/ln3=1.26D=ln3/ln2=1.58材料中的分形？？？这些曲线的长度趋于无穷大面积趋于零。维数在1和2之间。科赫曲线分维数为谢尔宾斯基篮的分维数为.自相似自相似的特点：一种扩展对称性，将图形放大或缩小若干倍数，图形形状不变。标度不变性：没有特征尺寸，满足放大与此同时收缩变换下的不变性。局部与整体具有相似的性质，体现了分形具有跨越不同尺度对称性。分形的定义目前一般把在形态（结构）、功能和信息等方面具有自相似的

4、研究对象称为分形。此也称为广义分形。豪斯道夫分维数对某一客体，如沿其各个独立方向皆放大L倍，若新客体为原来客体的k倍，则有客体维数为Df=k/LD/称豪斯道夫分维数。材料科学中的分形⑴材料的断裂；（2）凝固和相变;（3）材料表面形貌与粉体形状；-（4）薄膜中的分形等等。-相变的定义•相：具有相同化学组成、相同物理性质和化学性质的均匀物质组成的部分。-相变：温度压强等外界条件变化到某一临界值时物相发生的突变。-突变的类型：结构变化、化学成份变化或物理性质的变化：也可以是二者或三者兼而有之-相变的分类-按热力学函数

5、的性质•一级相变：热力学势本身连续，第一阶导数不连续的状态突变。•二级相变：热力学势和它的第一阶导数连续而第二阶导数不连续的状态突变。-二级相变没有体积变化与潜热：但比热、压缩率和磁化率等物理量随温度变化曲线上出现跃变或无穷的尖峰。-按结构变化-重构型；位移型；马氏体相变；有序一无序相变；-有序一无序相变-涉及多组元固溶体中两种或多种原子在晶格点阵上的有序化C-原子间相互交换位置，晶格结构不变。-当某一位置出现的儿率大于另一位置时称有序。-有序无序时往往伴随超结构。这是因为无序化过程出现了富A与富B晶面的交替排列的情况

6、，在布拉格衍射图上出现附加条纹。-有序-无序相变在合金中经常出现，在一些陶瓷中也会出现。-非均匀相变-新相在局部地区，然后逐步长大。动力学过程：成核：长大：粗化。-非均匀相变与均匀相变的比较-相同之处：驱动力都是减少系统的自由能；相变时发生了结构或性能的突变。-不同之处：非均匀相变可以两相共存（过冷或过热）；均匀相变两相不可共存；非均匀相变是一种程度甚大在而空间范围甚小的Gibbs第一类涨落，均匀相变是一种程度甚小而空间范围甚大的Gibbs第二类涨落。-非均匀相变有成核、生长、粗化等过程，从小到大逐步变化：而均匀相变是

7、瞬时发生的整体变化°-碳纳米管的制备方法-电孤放电法；激光蒸发法；碳氢化合物的催化分解法；化学气相沉积法-化学气相沉积法可合成SWNT、MWNTo制备过程依赖于催化剂颗粒的尺寸、作为碳源的碳氢化合物类型及生长的条件。-无序碳纳米管制备：以甲烷为碳源，并以承载于大表面积的氧化铝之上的氧化铁纳米颗粒作为催化剂制备碳纳米管-第一步：过渡金属（Fe、Ni、C。等）催化剂颗粒吸收和分解碳氢■化合物的分子。-第二步：碳原子扩散到催化剂的内部后形成金属一碳的固溶体。•第三步：碳原子从过饱和的催化剂颗粒中析出，形成碳管结构。