结构特点性能应用制备法准晶概念随着材料技术的发展，出现了一类结构不符合晶体的对称条件，但呈一定的周期性有序排列新的原子聚集状态的固体，这种状态被称为准晶态，此固体称为准晶。

结构既不同于晶体，也不同于非晶态，原子分布不具有平移对称性，但仍有一定的规则，且呈长程的取向性有序分布，可认为是一种准周期性排列。

一位准晶：原子有二维是周期分布的，一维是准晶周期分布。

一维准晶模型————菲博纳奇（fibonacci）序列其序列以L→L+S S →L(L,S分别代表长短两段线段）的规律增长，若以L为起始项，则会发现学列中L可以成双或成单出现，而S只能成单出现，序列的任意项均为前两项之和，相邻的比值逐渐逼近i，当n →∞时，i=（1+√5）/2二维准晶：一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。

二维空间的彭罗斯拼图由内角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成，能够无缝隙无交叠地排满二维平面。

这种拼图没有平移对称性，但是具有长程的有序结构，并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。

三维准晶：原子在三维上的都是准周期分布包括二十面体准晶，立方准晶。

性能准晶室温下表现为硬而脆，韧性较低，准晶材料密度低于其晶态时的密度，比热容比晶态大。

准晶大多由金属元素构成，由金属元素形成的晶体，他们的导电性是人所共知的，金属晶体这些导电性质相比，准晶体一般具有较大的电阻，当温度不太高是，准晶的电阻随温度的增加而减少，实验发现，准晶的导电性随样品质量的改善而降低。

其电阻率甚高，电阻温度系数甚小，电阻随温度的变化规律也各不相同。

应用准晶材料的性能特点是较高的硬度，低摩擦系数，不粘性，耐腐，耐热和耐磨等，但是准经材料的本质脆性大大限制了其应用，目前准经材料的应用主要作为表面改性材料或者作为增强相弥散分布与结构材料中，准经材料在表面改性材料中的应用将准晶材料以涂层，耐热，耐磨，低的摩察系数，耐腐，特殊的光学性能，从而改变材料表面的性质，优化整体材料的性能。

此外准晶作为结构材料增强相、作为时效强化相，准晶相、准晶纳米颗粒增强al基合金，准晶颗粒增强复合材料的应用也非常广泛。

准经材料在储氢材料，半导体材料和热值发点材料等方面有良好的应用前景。

制备快速凝固：1 ，急冷凝固：是通过各种急速冷却的方法冷却合金液，金属相在合金液冷却过程中来不及形核和长大，使合金由液态直接转变为非晶态或准静态图12。

深过冷：是通过各种有效的净化方法，最大限度的避免或消除熔体壁和熔体中异质形核作用，即从热力学方面抑制晶体相的形成，使合金液获得在常规凝固条件下难以达到的过冷度而实现快速凝固。

3，高温熔淬：利用高压使合金熔体在高压下以较低的冷却速度就能获得一些非经和准晶。

单晶材料科学是人类文明大厦的基石，在现代技术中, 晶体材料更占有举足轻重的地位. 人类对固态物质的理解在很大程度上以单晶材料为基础，所以晶体在物质结构研究中也具有特殊重要性.结构整个晶体是一个完整的单一结构，即结晶体内部的微粒在三维空间呈高度有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。

特点单晶就是长程和短程都有序的结构，而多晶是短程有序，长程无序的结构。

在晶体衍射仪，单晶的衍射点是独立清晰的，多晶的衍射点连在一起。

单晶的齐整程度远远高于多晶性能晶体的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与X光波长相当, 能够对X光产生衍射:解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。

最小内能：成型晶体的内能最小。

晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。

应用电子信息行业的应用，电子工业元器件的制造，能源方面，光学领域，装饰等领域硅单晶：太阳能电池的主要材料。

砷化镓（GaAs)单晶：工作器件的主要材料钻探的钻头。

石英单晶：优异的光学性能，被广泛用作各种光学透镜、棱境、偏振片和滤波片、数码相机器件等。

摻钕的石榴石单晶（Nd:YAG)：称为“激光晶体”，作为固体激光器的工作介质。

图1 图11掺钕钇铝石榴石（Nd:Y AG）单晶体掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）单晶体制备法举例从溶液中生长单晶降温法基本原理:利用物质具有较大的正溶解度温度系数，在晶体生长的过程中逐渐降低温度，使析出的溶质不断在晶体上生长。

适用：溶解度和温度系数都较大的物质。

生长装置：水浴育晶器。

1—育晶杆，2—晶体----为使溶液温度均匀并使生长中的各个晶面在过饱和溶液中能得到均匀的溶质供应要求晶体对溶液体相对运动(最好是杂乱无章的运动)．转动需要定时换向、即用以下程序进行控制：正转一停一反转一停一正转．3---转动密封装置：在降温法生长晶体的过程中，不再补充溶液或溶质．因此整个育晶器在生长过程中必须严格密封，以防溶剂蒸发和外界污染．6---控温器：必须严格控制温度，并按一定程序降温．研究表明，微小的温度波动就足以在生长的晶体中，造成某些不均匀区域．为提高晶体生长的完整性，要求控温精度尽可能高(目前已达 0.001 0C)。

8---育晶器：增加温度的稳定性，育晶器的容量都比较大(大型育晶器一般为50一80立升)，并将其置于水浴中或加上保温层．4—加热器，10---水槽：育晶装置的加热方式有浸没式加热、外部加热和辐射加热等几种．对以水为介质的控温装置，通常采用浸没式加热器，由于水浴热容量大，着搅拌充分，其温度波动性小．为进一步提高控温精度，减少生长糟的温度波动，还设计了双浴槽的育晶装置，可基本消除室温的波动对晶体生长的影响影响。

能满足培育高完整性单晶的需要。

纳米晶纳米晶是指晶粒尺寸在纳米级的多晶体.由于晶粒极细,大量的原子位于晶粒之间的界面上.这种独特的结构特征使纳米晶体成为不同于普通多晶体和非晶态合金的一种新型材料,其界面成了一种不可忽视的结构组元其晶态合金的晶粒度可达到纳米量级也称为纳米晶.用MA方法制备纳米晶具有方便、简单、且合金成分范围广的优点已成为一种新兴的材料制备工艺非晶我们知道，物质的聚集态，从气体、液体到固体，从有序度来讲，其中原子或分子排列有序度是从低到高。

非晶态物质可以看作有序度介于晶体和液体之间的一种聚集态。

它和液晶一样，不像晶态物质那样具有完善的近程和远程有序，而是不存在长程有序，仅具有近程有序。

因此“短程有序”是非晶态固体的基本特征之一。

这种“近程”范围一般只是个小区间，大约为100~150nm。

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；（2）非晶态材料的X-射线衍射花样是有较宽的晕和弥散的环组成，没有表征结晶态特征的任何斑点和条纹，用电子显微镜也看不到晶粒间界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；（3）当温度升高时，在某个很窄的温度区间，会发生明显的结构相变，因而它是一种亚稳相。

由于人们最为熟悉的玻璃是非晶态，所以也把非晶态称作无定形体或玻璃体（Amorphous or Glassy States）性质：高力学性能：高屈服强度、高硬度、高比强度，超弹性（高弹性极限）、高耐磨损性等；物理特性：高透磁率、高电阻率、耐放射线特性等；化学性能：高耐腐蚀性、高催化活性精密成形性：低熔点、良好的铸造特性、低的热膨胀系数、对铸型的形状及表面的精密复写性；非晶材料的应用非晶态材料有着其十分优越的价值，应用范围也十分广泛，可用于日常用品保护和装饰、功能材料的功能膜层、电子、电力、化工等领域，块状化的非晶合金在这些行业也显示出十分广阔的应用前景。

在通讯、电动交通工具、电解电镀等领域的开关电源中的应用正在积极开发之中。

下表列出了非晶合金带材的典型性能和一些主要应用。

非晶纳米晶带材的典型性能及主要应用领域制备1离心法将少量合金装入一个底部有小孔的石英管内，用高频感应炉或管式炉使之熔化后，随即将石英管降至一个高速旋转的圆筒中，并用高压气体迫使熔体从小孔流出，喷到圆筒内壁。

缓缓提升石英管，可得到螺旋状的非晶条带。

特点：冷却速率一般（106℃/s）、材料表面精度高，材料取出难（离心力使得与壁面结合紧密）离心法示意图2压延法又“双辊法”，熔化的金属从石英管底部的小孔喷射到一对高速旋转、导热良好、表面光滑的辊子之间。

该方法工艺要求苛刻：a. 射流稳定，要有一定长度b. 射流方向要准确c. 流量与辊子转数要相配合d. 辊子材料要硬度好、耐蚀、导热性好双辊法示意图液晶概念处于液晶态这种状态下的物质称为液晶，其主要特征是在一定程度上类似于晶体，分子呈有序排列；另一方面类似于各向同性的液体，有一定流动性。

如果将这类液晶分子连接成大分子，或者将他们连接到一个聚合物的骨架上，并且设法保持其液晶特征，我们称这类物质为高分子液晶或聚合物液晶。

图图图1 2结构根据分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。

液晶结构示意图1近晶型分子以长轴相互平行排列，处于二维层片中，片间可以相互滑动。

近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结构的一类，因此得名。

液晶4 44近晶型液晶中分子排列示意图4 442向列型分子间相互保持近晶平行，但重心位置无序，一维取向。

现在在市场上的手机大多使用三种类型的彩屏技术：STN、TFT和UFB。

向列型液晶中分子排列示意图 5 553胆甾型分子近晶型排列，分层堆积，层间可以相互滑动，上下层相对扭转，螺旋面结构。

胆甾型液晶中分子排列示意图 6 66特性1、取向方向的高拉伸强度和高模量绝大多数商业化液晶高分子产品都具有这一特性。

与柔性链高分子比较，分子主链或侧链带有介晶基元的液晶高分子，最突出的特点是在外力场中容易发生分子链取向。

2、突出的耐热性由于液晶高分子的介晶基元大多由芳环构成，其耐热性相对比较突出。

如Xydar的熔点为421℃，空气中的分解温度达到560℃，其热变形温度也可达350℃，明显高于绝大多数塑料。

3、很低的热膨胀系数由于具有高的取向序，液晶高分子在其流动方向的膨胀系数要比普通工程塑料低一个数量级，达到一般金属的水平，甚至出现负值。

4、优异的阻燃性液晶高分子分子链由大量芳环构成，除了含有酰肼键的纤维而外，都特别难以燃烧，燃烧后产生炭化，表示聚合物耐燃烧性指标——极限氧指数(LOI)相当高。

应用电子电器领域：接线板连接器，磁带录象机部件、传感器护套和制动器材。

汽车和机械工业领域：汽车发动机内各种零部件，特殊的耐热、隔热部件和精密机械、仪器零件。

航空航天领域：L CP由于具有耐各种辐射以及脱气性极低，人造卫星的电子部件，而不会污染或干扰卫星中的电子装置，还可模塑成飞机内部的各种零件。

制备以芳香族聚酰胺为例这类高分子液晶是最早开发成功并付诸于应用的一类高分子液晶材料,有较多品种,其中最重要的是聚对苯酰胺(PBA)和聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA).1)聚对苯酰胺的合成PBA的合成有两条路线:一条是从对氨基苯甲酸出发,经过酰氯化和成盐反应,然后缩聚反应形成PBA,聚合以甲酰胺为溶剂.用这种方法制得的PBA溶液可直接用于纺丝.另一条路线是对氨基苯甲酸在磷酸三苯酯和吡啶催化下的直接缩聚.其中,二甲基乙酰胺(DMA)为溶剂,LiCl为增溶剂.这条路线合成的产品不能直接用于纺丝,必须经过沉淀,分离,洗涤,干燥后,再用甲酰胺配成纺丝液.PBA属于向列型液晶.用它纺成的纤维称为B纤维,具有很高的强度,可用作轮胎帘子线等.。