Comparison
Curve of X-ray Diffraction
Comparison
非晶体的宏观特征
（1）只有玻璃转化温度，无熔点。 （2）没有规则的多面体几何外型，可以制成
玻璃体，丝，薄膜等特殊形态。 （3）物理性质各向同性。 （4）均匀性来源于原子无序分布的统计性规
律，无晶界。
Transformation
第二章
晶态和非晶态材料的特性
方铅矿(Galena, PbS) 石英(Quartz, SiO2), 玻璃(glass, SiO2)
第二章 非整比化合物材料与亚稳态材料
主要内容：
2.1 晶体结构和晶体的性质 2.2 非整比化合物材料 2.3 液晶材料 2.4 亚稳态材料 2.5 玻璃和陶瓷
2.1 晶体结构和晶体的性质 一、晶体特征 二、晶体点群和晶体的物理性质
压电性：要求晶体的对称性为: 没有对称中心
热电效应
热电效应，是当受热物体中的电子(空穴)，随 着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生 电流或电荷堆积的一种现象。
热电体的主要作用是将热辐射转变为电信号。
生物热电效应
美国旧金山大学的一位科学家在英国《自然》杂志上 报告说，他从鲨鱼鼻子的皮肤小孔里提取了一种与普 通明胶相似的胶体，能把海水温度的变化转换成电信 号，传送给神经细胞，使鲨鱼能够感知0.001摄氏度 的温度变化，从而准确地找到食物—科学家猜测，其 他动物体内也可能存在类似的胶体.这种因温差而产 生电流的性质与半导体材料的热电效应类似
如石墨在与层平行的方向上具有导电性，而 在与层垂直的方向上就不具有导电性。
如：从不同方向观察红宝石或蓝宝石，会发 现宝石的颜色不同，这是由于方向不同，晶 体对光的吸收性质不同。
晶体的各向异性是由其内部质点的有序排 列，即晶体内部原子的周期性排列所决定 的
（3）自范性
在适当的条件下, 晶体能自发的长出由晶 面、晶棱、晶顶等几何元素围成的凸多面体 外形, 这种性质就称为晶体的自范性. 凸多面 体的晶面数（F）、晶棱数（E）、和顶点数 （V）相互之间的关系符合公式
一、晶体特征
（1）均匀性 （2）各向异性 （3）自范性 （4）晶体具有明显确定的熔点 2.3.3 Structure & physical
performance of crystal materials
（5）晶体的对称性 （6）晶体对X射线的衍射
（1）均匀性
整个晶体是由晶胞 并置堆砌而成
所以晶体必然表现为各部分性状相同的物体， 例如有着相同的密度，化学组成
非晶体的各种性质均具有均匀性, 但与晶体的均匀性的 起源并不相同, 前者是等同晶胞在空间按同一方式重复 排列的结果, 而后者则是质点的杂乱无章排列所致. 所 以二者有实质不同的均匀性。
(1) （2）各向异性
晶体的导热、导电、光的透射、折射、偏振、 压电性、硬度等性质常因晶体取向不同而异， 叫做各向异性。
晶体对称性的这种关系称为Neumann定理
物理性质
晶体对称性的信息
根据这种关 系可以从晶 体的物理性 质推引出有 关晶体对称 性的信息； 也可以从对 称性寻找具 有某种物理 性能的材料
晶体的物理性质
压电效应
当压电材料受到外力作用时，其表面将产生 电荷，将机械能转变成电能。
利用压电材料可以制成力敏元件，用来测量 力和能转变成力的各种物理量
2.2.2 Transformation
晶态
非晶态
J
3/2/2020 3:14:05 AM
17
晶态与非晶态之间的转变
• 非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非 晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固 体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性 更高的晶体状态。
• 通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下 来也可能得到非晶态。
F+V=E+2 其中，F-晶面，V-顶点，E-晶棱
丹麦化学家斯单诺在玩水晶时，不小心把水晶打烂了， 当他很心痛地弯腰捡起打碎了的水晶时，惊奇地发现， 破碎了的水晶碎片都是一样的，具有固定的角度，这 就是著名的晶面角守恒定理。
晶面夹角守恒定律:
尽管同一种晶体其外形可能不同，但相应 的两晶面之间的夹角总是不变的，这称为晶 面夹角守恒定律。
一、晶体学点群的分类
尽管自然界中晶体的外形是多种多样变化无穷的，
而就其对称性来看却并不超出32种点群代表的宏观
对称类型。由于晶体的物理性质由晶体对称性决定，
而且也只决定于它的点群的对称性，所以对晶体学
点群的研究十分重要。
循环群
纯旋转操作点群 双面群 11个
32个晶
立方群
体学点 群的分 类
非纯旋转点群
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。这说明晶体转化为非晶 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。
二、晶体点群和晶体的物理性质 1、晶体学点群的分类 2、晶体的点群和晶体的物理性质
（4）晶体具有明显确定的熔点
晶体具有固定的熔点, 反映在加热时间-温度曲线上 出现平台, 而非晶体没有固定的熔点, 反映在曲线上 不会出现平台.
晶体与非晶体的加热时间-温度（晶体对X射线的衍射
内部结构在空间排列的周期性（等距性）使得 晶体可作为 X 射线衍射的天然光栅, 而晶体外 形的对称性又使得衍射线（点）的分布具有特 定的对称性. 这是 X 射线衍射测定晶体结构的 基础和依据.
铁电效应
所谓铁电材料，是指材料的晶体结构在不加 外电场时就具有自发极化现象，其自发极化 的方向能够被外加电场反转或重新定向。
铁电材料的这种特性被称为 “铁电效应”。
铁电现象是在一种名为钙钛矿的材料中发现的，而钙钛矿材料 的晶格点阵中的离子，是在某一方向上被分离成的正负离子， 也就是在钙钛矿晶体内部产生了一个电耦极子。当给这种晶体 加上一个电压时，这些耦极子就会在电场作用下排列。改变电 压的方向，可使耦极子的方向反转。耦极子的这种可换向性， 意味着它们可以在记忆芯片上表示一个“信息单元”。而且， 即使在电压断开时，这些耦极子也会保持在原来的位置，使铁 电存储器不用电就能保存数据。
中心对称的点群 （Laue）点群 21个
非中心对称的点群
循环群 双面群
纯旋转操作点群 （11个）
循环群 循环群 双面群 循环群 双面群 循环群 双面群 循环群 双面群 立方群 立方群 立方群
二、晶体的点群和晶体的物理性质
晶体的点群是它的任意一种物理性质对称群 的子群。
一种晶体的任意一种性质的对称群必须包括该 晶体的点群的对称操作。