第六章 非晶态与准晶材料.ppt

第六章非晶态与准晶材料
非晶态材料
准晶材料
本章内容

1 有序态和无序态
根据组成物质的原子模型,自然界中物质状态分为有序结构和无序结构两大类。
晶体——有序结构,平行六面体作为结构基胞,用这个平行六面体可以布满整个空间。晶体的阵点构成有规则的三维周期点阵,具有平移对称性。
特点:长程有序,短程有序。
非晶态材料
气体、液体——无序结构
气体特点:长程无序,短程无序。
液体特点:长程无序,短程有序。
非晶态是介于晶体和液体之间有序度的一种聚集态。它不像晶态物质在三维空间具有周期性和平移对称性,非晶是长程无序的。但由于原子间的相互关联作用,使每个原子在几纳米-几十纳米内,与邻近原子在化学键长、键角与晶体相似,称为类晶区,因此非晶具有短程有序的特点。非晶态材料不同于液体,类晶区不能移动,没有流动性。这样的材料成为非晶态材料
2 非晶态材料的基本定义
特点:长程无序,短程有序。
非晶态固体中的无序并不是绝对的“混乱”,而是破坏了有序系统的某些对称性,形成了一种有缺陷、不完整的短程有序。
非晶
晶体
3 比较气态、液态、非晶态、晶态中原子分布
原子径向分布函数:
以某原子中心作为原点:
p0:单位体积中原子的平均个数
即平均数值密度
p(r):离原点r处的平均数值密度
g(r):离原点r处原子出现的几率
气体
短程无序,长程无序
晶体
短程有序,长程有序
液体
非晶
可以看出,非晶态的分布函数与完全无序分布的气态和长程有序的晶态的分布函数差别很大,与液态相似。这说明非晶态在结构上与液态相似,原子排列是短程有序的。非晶态的第一峰更尖,说明非晶态的短程有序比液态更突出。从总体结构上非晶态是长程无序的,在宏观上可将其看作均匀、各向同性的。
4 非晶态材料在微观结构特征:
(1)只存在小区间范围内的短程有序,在近程或次近邻的原子间的键合(如配位数、原子间距、键角、键长等)具有某种规律性,但没有长程序结构。