材料科学导论复习题

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1、1．熔化判据晶体融化的判据：当原子热振动的均方根位移与原子间距之比值超过一定限度δ后，晶体即产生熔化1.体心的金属δ≈0.11面心的金属δ≈0.072V/V0>1.52．什么是玻璃化转变温度？实质是什么玻璃化转变温度：玻璃化过程的体积变化是连续的，但在体积连续变化过程中在温度Tg处斜率产生了明显的转折，这一转折称为玻璃化转变，对应于过冷液体转变为玻璃态，对应的温度Tg即为玻璃化转变温度。玻璃化转变的实质：玻璃化转变对应于液体原子非定域性的丧失，原子被冻结在无序结构中，这就是玻璃化转变的实质，即结构无序的液体变成了结构无序的固体。结晶曲线示意图：见书(上)P73页3．无机玻璃结构模型无

2、规密堆模型：将液体视为均匀的、相干的而且基本上是无规的分子集合，其中并不包含晶态的区域，或在低温下存在大到足够容纳其他分子的空洞，为了回避分子位形所造成的复杂性只考虑了球形原子的堆集问题，只考虑了球形原子的堆积问题的球杆模型；空间占有率：63.66％，平均面数;14.251，边数：5.158无规网络模型（硅玻璃）：结构的基本单元为4个氧原子构成的四面体，并与处于中心处的四价硅原子键合，而相邻的四面体是共顶点的，因而无限结构形成后，化学式保持为SiO2。这样可以形成一个无规网络结构，无线性的引入使Si--O—Si键角可以对平均值产生偏离，键长也可以相应地予以伸缩，还可以沿Si—O键来旋

3、转四面体的方位。硫系玻璃:是由硫、硒、砷、锗等元素构成的一类具有无规网络结构的玻璃，一般硒的晶体结构是由八个原子构成一个分子，进而再构成晶体；但是，如果在硒晶体中加入少量的砷和锗，则硒将形成无规网络结构，并呈现非晶态，这有点类似于无机聚合物。4．液晶、种类、结构一些物质的晶态结构受热熔融或被溶剂溶解后，变成具有流动性的液体，分子位置无序，但结构上仍然保持有序排列，即分子取向仍具有长程序，从而在物理性质上呈现各向异性，形成一种兼有部分晶和液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态，具有这种状态的物质称为液晶。热致液晶1.向列相：长程方向性，按照特定方向排列，质心位置是杂乱的，长程位置无

4、序；2.胆甾相：3.近晶相：4.柱状相溶致液晶液晶的结构单元：可分为四类：1）棒状分子；2）盘状分子；3）友邦装货盘状分子连接而成的（柔性）长链聚合物；4）有双亲分子自组装而成的膜。5．宏观和介观不均匀宏观不均匀性：这类材料如不同相的混合物，也包括一部分人工复合材料。介观不均匀性：在大于晶格常数的尺度内，晶粒生长、失衡分解和共析现象常造成这类静态的不均匀性，多晶陶瓷、玻璃陶瓷等复合材料常具有结构不均匀性，这类不均匀性也常被称为微结构、超微结构和纳米结构。6．复相不均匀研究结构包括那几方面确定材料中所有存在的相，以及每相的含量和性质特征确定各相的结构形貌特征，如尺寸、形状、晶粒取向和分

5、布。确定材料中晶界和其他结构缺陷如位错、微裂纹和包裹物的特征。7．非均质材料实例蛋白石结构（P177）8．费米子、波色子费米子：粒子遵从泡利不相容原理，因而不能有2个粒子处于同一量子态Ei，系统的波函数必然是反对称的，满足这些要求的粒子称为费米子。（电子、质子、中子等）费米狄拉克分布：玻色子：粒子不受泡利不相容原理的约束，因此系统对于能够处于相同量子态Ei的粒子数目没有限制，描写粒子系统的波函数必然是对称的，满足这些要求的粒子称为玻色子。（光子）波色－爱因斯坦分布：9．能带理论；解释导体、绝缘体和半导体能带:N个近自由电子在周期性势场中运动，每一个原子态的能及都分裂成N个相距很近的能

6、及，每一个能级都离域与晶体的所有原子，当N非常大时，各能级相距非常近，因此可以说它们形成一连续的能带。能带理论就是认为晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动；结果得到：共有化电子的本征态波函数是Bloch函数形式，能量是由准连续能级构成的许多能带。金属导体：金属能带结构特征为：最高占有带（价带）仅部分充满，在能带的费米能级附近的某些电子，在热激发或外电场作用下，能够获得附加的能量，而过度到该能带内的许多邻近的空能态中的任何一个，而不违背不相容原理。绝缘体：能带结构一个布里渊区（价带）是填满的，并且不与下一个全空的布里渊区（导带）重叠，由于

7、价带的所有能级全部被占有，电子的能量被冻结，在价带中只有很少的电子具有足够的热能被激发到上面的空带上去，在一般外电场下，不能加速价带中的电子。半导体：能带结构和绝缘体类似，但在原子平衡间距处，价带和导带间的间隙要小得多，使得把价带中最上面的电子激发到导带中去要容易的多。10．经典电导理论Na原子为例在一定温度下，电子作无规则的热运动，在电场力-qE的作用下，电子作加速运动，但电子与晶格原子的相互作用使得电子流动有阻力。假设电子所受阻力的大小正比于电子的漂移