5.2非晶体材料的结构与物理性能
材料化学 材料的结构与物理性能
2. 非晶体材料的结构与物理性能
非晶体（noncrystal) 非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子） 不呈空间有规则周期性排列的固体，它没有一定 规则的外形，如玻璃、松香、石蜡等。
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共性： 它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。 它没有固定的熔点，所以有人把非晶体叫做“过冷液体” 或“流动性很小的液体”。 无固定的熔点： 非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量 后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所 以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等就是常见的非晶体。
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非晶态固体包括非晶态电介质、非晶态半导体、非 晶态金属。它们有特殊的物理、化学性质。 例如金属玻璃（非晶态金属）比一般晶态金属的强 度高、弹性好、硬度和韧性高、抗腐蚀性好、导磁 性强、电阻率高等。这使非晶态固体有多方面的应 用。它是一个正在发展中的新的研究领域，近年来 得到迅速的发展。
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非晶体材料（即玻璃体材料）：组成物质的原子、 分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，属于无 序排列。 由于组成非晶体材料的微粒排列无规律行性，导 致它们的微观结构千变万化，所以非晶体材料具有 丰富的特性。
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材料化学 材料的结构与物理性能 结构特点： 非晶态固体（无定形体、玻璃体）结构不 具有长程有序。 非晶态固体中存在着短程有序。
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化学短程有序:非晶体中特定原子周围的化学 短程有序 组分与其平均值不相同 拓扑短程有序:非晶体中元素的局域结构 的短程有序 •从热力学上讲，晶体结构处于平衡状态，而非晶态 固体的结构则处于亚稳态(非平衡状态)，后者有向 平衡态转变的趋势。但通常由于动力学原因，此 种转变需时甚久，甚至实际上难以实现。
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玻璃体分类：
石英玻璃
氧化物玻璃（玻璃） 金属玻璃 非晶半导体 聚合物
硅酸盐玻璃
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石英玻璃
钠玻璃
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石英玻璃
硅酸盐玻璃
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以氧化物玻璃为典型来介绍其结构和性能之间的关系
玻璃的性质： 玻璃材料的显著特点是具有良好的光学性能和 较好的化学稳定性。 透明和易脆 没有固定的熔点；各向同性 没有晶界或粒界，可获得原子、分子级平滑表
面， 并具 有良好的气密性。
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•性能可设计性。玻璃的膨胀系数、粘度、电导、 电阻、介电损耗、离子扩散速度及化学稳定性等 性能，一般都遵循加和法则。可通过调整成分及 提纯、掺杂、有机 无机改性、表面处理、混杂及 微晶化等技术，获得所要求的高强、耐高温、半导 体、激光、光电、磁光、声光、红外光学及非线性 光学等性能。
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无固定形态，可按使用要求改变其形态。 如可以制成粉体、薄膜、纤维、块体、空心 腔体、 微珠、多孔体和混杂系复合材料等。
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晶体和非晶体可以相互转化。许多物质既可以以晶体 形式存在，又可以以非晶体形式存在。 如把水晶的结晶溶化，再使它冷却，可得非晶体的石 英玻璃。而非晶体的玻璃，经过相当长的时间后，在 它里面生成了微小的晶体，形成透明性减弱的模糊斑 点。
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晶体转化为非晶体需要一定的条件，而非晶体经过一 定时间会自动变成晶体。这是因为非晶体是不稳定 的，非晶体物质并不是永不结晶的物质，而是在非晶 体凝固过程中，分子还没有来得及达到能量最低处， 已过早地被一定大小的内摩擦粘住，凝成固体。这时 它的能量不是处于最小状态。分子将继续向能量最小 的方向运动，有逐渐变成晶体的趋势。
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