材料科学基础总结.doc

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1、一、基本知识点1．结合键与晶体学基础（1）化学键包括离子键：静电吸引作用共价键金属键：金属正离子与自由电子之间的相互作用构成的金属原子间的结合力。没有方向性和饱和性。（理论包括自由电子模型和能带理论）物理键包括范德华键：包括3种，静电力、诱导力、色散力。特点有：1、存在于分子或原子间的一种较弱的吸引力2、作用能约为几十个kj/mol，比化学键小1-2数量级3、一般没有方向性和饱和性。氢键：存在于含氢的物质，与范德华健不同的是，氢键是有方向性和饱和性的较强的分子间力。（2）晶体：是内部质点（原子、分子或离子）在三维空间以周期性重复方式作有规则

2、的排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体（1、有确定的熔点2、各向异性，即不同方向性能不同）。非晶体：原子散乱分布或仅有局部区域的短程规则排列。玻璃相：相：材料中均匀而具有物理特性的部分，并和体系的其他部分有明显界面的称为“相”（3）空间点阵：把由一系列在三维空间周期性排列的几何点阵成为一个空间点阵晶胞：组成各种晶体构造的最小体积单位晶面：在晶体结构内部中，由物质质点所组成的平面晶向：穿过物质的质点所组成的直线方向晶格：晶系：晶向族晶面族：在晶体中有些晶面上原子排列和分布规律是完全相同的，晶面间距相同，而晶面在空间的位向不同，这样一组等同晶

3、面称为一个晶面族同素异构（4）八面体间隙四面体间隙配位数：指在晶体结构中，该原子或离子的周围与其直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数致密度：一个晶胞中原子所占体积与晶胞体积的比值晶胞中的原子数2、材料的结构固溶体：将外来组元引入晶体结构，占据主晶相质点位置一部分或间隙位置一部分，仍保持一个晶相，这种晶体称为固溶体（即溶质溶解在溶剂中形成固溶体）。根据外来组元在主晶相中所处位置，可分为置换固溶体和间隙固溶体。按外来组元在主晶相中的固溶度，可分为有限固溶体和无限固溶体。置换固溶体：溶质取代了溶剂中原子或离子所形成的固溶体间隙固溶体：若溶质

4、原子比较小，它们能进入溶剂晶格的间隙位置内，这样形成的固溶体有序固溶体：溶质原子与溶剂原子分别占据固定位置，而且每个晶胞中溶质原子数和溶剂原子数之比都是一定的，这样的固溶体叫有序固溶体。这种有序结构叫超点阵。金属化合物：包括主要受电负性控制的正常价化合物、以原子尺寸为主要控制因素的密排相和间隙化合物以及由电子浓度起主要控制作用的电子化合物间隙化合物：由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的金属化合物间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径比值小于0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相电子化合物：通常电子浓

5、度相同的金属化合物具有相同的晶体结构。决定电子化合物晶体结构的主要因素是电子浓度。电子化合物中原子间结合的性质是金属结构，它们具有明显的金属特性。正常价化合物：电负性差别较大的组元有可能组成与离子化合物结构相同的金属间化合物。这种化合物中组元的原子数比较符合化合价规律，所以称为正常价化合物。硅酸盐晶体主要结构类型有岛状结构、组群状结构、链状结构、层状结构、架状结构。无论那种结构，他们具有的结构是以硅氧四面体[SiO4]为结构的基础。1、岛状结构（包括镁橄榄石结构）——对应的络阴离子[SiO4]2、组群状结构——双四面体的[Si2O7]6-络

6、阴离子3、链状结构——单链是[Si2O6]4-、双链是[Si4O11]6-的络阴离子4、层状结构（包括滑石结构、高岭石结构）——[Si4O10]4-的络阴离子5、架状结构（包括石英晶体结构和长石晶体结构）——x（Si）/x（O）=1/2，其中部分Si被其他正离子如Al等取代，再有其他正离子如K+、Na+、Ca+、Ba+等进入结构饱和剩余的负电荷。单体：组成高分子化合物的低分子化合物链节：高分子材料结构是分子量特别大的有机化合物的总成，也叫聚合物或高聚物。线性高分子：（像线一样的链状高分子）支状高分子：在主链上带有侧链的高分子网状（交联）高分

7、子：高分子链之间通过支化或某种化学键连接而形成的三维网状结构的大分子即具有交联结构。全同立构：若取代基R全部处在主链平面的一边，全部由一种旋光异构单元键连接而成的高分子间同立构：若取代基R交替的处于平面的两侧时，由两种旋光异构单体交替键接成的高分子称为间同立构无规立构：若取代基R在平面两侧不规则排列，两种旋光异构单元完全无规键接的高分子称为无规立构。全同立构和间同立构聚合物称为有规立构聚合物，也称等规立构聚合物聚合度（等规度）：在聚合物中的有规立构聚合的百分含量3、晶体结构缺陷肖脱基缺陷：离位原子迁移到外表面或内界面处，这种空位称肖脱基空位

8、弗兰克尔缺陷（空位）：离位原子迁移到晶体点阵的间隙中，则称为弗兰克尔空位间隙原子：形成弗兰克尔空位的同时将形成等量的间隙原子，间隙原子可以是晶体本身固有的同类原子（称自间隙原子）