1、 屬于非晶態(tài)材料的種類很多，一般是指屬于非晶態(tài)材料的種類很多，一般是指以以非晶態(tài)半導(dǎo)體非晶態(tài)半導(dǎo)體和和非晶態(tài)金屬為主非晶態(tài)金屬為主的一些普的一些普通通低分子的非晶態(tài)材料低分子的非晶態(tài)材料，廣義上講非晶態(tài)材，廣義上講非晶態(tài)材料還應(yīng)包括料還應(yīng)包括氧化物、非氧化物玻璃和非晶態(tài)氧化物、非氧化物玻璃和非晶態(tài)聚合物等聚合物等。 1結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征 已知晶態(tài)材料：已知晶態(tài)材料：規(guī)則的幾何外形規(guī)則的幾何外形，原子排列遵，原子排列遵循循周期性和對(duì)稱性周期性和對(duì)稱性，即晶體原子的排列是長(zhǎng)程，即晶體原子的排列是長(zhǎng)程有序的。多種衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)。有序的。多種衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)。 非晶態(tài)材料非晶態(tài)材料是一種是一種無(wú)序的結(jié)構(gòu)無(wú)序的

2、結(jié)構(gòu)，其原子排列具，其原子排列具有長(zhǎng)程無(wú)序性和短程有序性。有長(zhǎng)程無(wú)序性和短程有序性。 證實(shí)手段證實(shí)手段衍射衍射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 非晶態(tài)材料的衍射圖案非晶態(tài)材料的衍射圖案: :寬的暈及彌散寬的暈及彌散的環(huán)所組成的，的環(huán)所組成的，沒(méi)有表沒(méi)有表征結(jié)晶程度的任何斑點(diǎn)及鮮明的環(huán)征結(jié)晶程度的任何斑點(diǎn)及鮮明的環(huán)。 由于在每個(gè)晶粒內(nèi)原子是周期性規(guī)則排列的，因此衍射環(huán)變由于在每個(gè)晶粒內(nèi)原子是周期性規(guī)則排列的，因此衍射環(huán)變寬的寬的程度程度表示無(wú)規(guī)取向的表示無(wú)規(guī)取向的原子周期性規(guī)則排列區(qū)域的線度原子周期性規(guī)則排列區(qū)域的線度 。 非晶態(tài)材料非晶態(tài)材料衍射環(huán)的衍射環(huán)的彌散程度彌散程度要比任何小晶粒所組成的多要比任何小晶粒所組成

3、的多晶體晶體大的多大的多，這表明，這表明，非晶態(tài)材料與多晶體有些類似非晶態(tài)材料與多晶體有些類似，可，可以看作是由以看作是由數(shù)目很多、無(wú)規(guī)則取向的小集團(tuán)數(shù)目很多、無(wú)規(guī)則取向的小集團(tuán)所組成的，而所組成的，而在每個(gè)小集團(tuán)內(nèi)部原子排列是有序的，這種在每個(gè)小集團(tuán)內(nèi)部原子排列是有序的，這種小集團(tuán)比小晶小集團(tuán)比小晶粒小得多粒小得多。 非晶態(tài)材料內(nèi)部不存在長(zhǎng)程有序，但非晶態(tài)材料內(nèi)部不存在長(zhǎng)程有序，但在其很小范圍內(nèi)存在一定的有序性，在其很小范圍內(nèi)存在一定的有序性，即即短程有序性（短程序范圍通常為短程有序性（短程序范圍通常為1.52.0nm）。 非晶態(tài)材料的長(zhǎng)程無(wú)序可分為兩種：非晶態(tài)材料的長(zhǎng)程無(wú)序可分為兩種：幾何

4、無(wú)序幾何無(wú)序：指原子在空間位置上排列的無(wú)序，又稱：指原子在空間位置上排列的無(wú)序，又稱拓?fù)錈o(wú)序拓?fù)錈o(wú)序?；瘜W(xué)無(wú)序：化學(xué)無(wú)序：指多元系中不同指多元系中不同組元組元的分布為無(wú)規(guī)則的分布為無(wú)規(guī)則的隨機(jī)分布，也稱的隨機(jī)分布，也稱成分無(wú)序成分無(wú)序。 常用徑向分布函數(shù)表征常用徑向分布函數(shù)表征非晶態(tài)材料的有關(guān)原非晶態(tài)材料的有關(guān)原子的徑向分布情況子的徑向分布情況，從而得到非晶態(tài)材料的，從而得到非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征。為此先引入幾個(gè)概念。為此先引入幾個(gè)概念。雙體概率分布函數(shù)雙體概率分布函數(shù)g(r)g(r)=(r)/0式中式中0表示材料的表示材料的平均原子數(shù)平均原子數(shù)密度密度，(r)表示當(dāng)以任一原子表示當(dāng)以任

5、一原子為中心時(shí)，在為中心時(shí)，在距離為距離為r處球面處球面上的上的平均原子數(shù)密度平均原子數(shù)密度。 任意點(diǎn)為原點(diǎn)的徑向任意點(diǎn)為原點(diǎn)的徑向原子分布原子分布情況情況 雙體概率分布函數(shù)雙體概率分布函數(shù)g(r)的強(qiáng)度給出了材料的強(qiáng)度給出了材料的有序程度的有序程度。 晶態(tài)、非晶態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)材料晶態(tài)、非晶態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)材料的典型的雙的典型的雙體概率分布函數(shù)。體概率分布函數(shù)。 氣態(tài)氣態(tài)：原子分布完全無(wú)序，：原子分布完全無(wú)序，平均自由程很大，在小于平均自由程很大，在小于平均平均原子間距原子間距a a的的范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，不可能再有原子，不可能再有原子，此處此處g(r)=0g(r)=0，在，在大于大于a a的區(qū)域的

6、區(qū)域，由于原子的無(wú)規(guī)律分布，由于原子的無(wú)規(guī)律分布，各點(diǎn)的原子各點(diǎn)的原子數(shù)密度沒(méi)有偏數(shù)密度沒(méi)有偏離離，即各類原子出現(xiàn)的概，即各類原子出現(xiàn)的概率相同，因此率相同，因此g(r)=1g(r)=1。 液態(tài)液態(tài)：原子分布無(wú)序，平：原子分布無(wú)序，平均自由程較短，在均自由程較短，在某些距某些距離范圍內(nèi)原子數(shù)密度比平離范圍內(nèi)原子數(shù)密度比平均數(shù)密度大均數(shù)密度大，在圖上表現(xiàn)，在圖上表現(xiàn)出出尖銳尖銳的峰值，如圖的峰值，如圖r1處處的峰就對(duì)應(yīng)于最近鄰間距的峰就對(duì)應(yīng)于最近鄰間距。隨著距離的增大，原子。隨著距離的增大，原子間相互作用減弱，間相互作用減弱，原子數(shù)原子數(shù)密度很快接近其平均值密度很快接近其平均值。這說(shuō)明，液態(tài)原子

7、分布存這說(shuō)明，液態(tài)原子分布存在著在著短程序短程序。 晶態(tài)晶態(tài)：原子周期性：原子周期性排 列 ， 因 此 它 的排 列 ， 因 此 它 的g(r)不連續(xù)，對(duì)應(yīng)不連續(xù)，對(duì)應(yīng)于格點(diǎn)的位置于格點(diǎn)的位置g(r)出現(xiàn)出現(xiàn)極尖銳的極尖銳的峰，峰，在格點(diǎn)外，在格點(diǎn)外，分布概分布概率為零率為零。 非晶態(tài)非晶態(tài)：與液態(tài)相似：與液態(tài)相似，具有短程有序長(zhǎng)程，具有短程有序長(zhǎng)程無(wú)序性，但無(wú)序性，但第一峰更第一峰更尖銳，說(shuō)明非晶態(tài)材尖銳，說(shuō)明非晶態(tài)材料中的短程序比相應(yīng)料中的短程序比相應(yīng)液態(tài)的短程序更為突液態(tài)的短程序更為突出出。此外，對(duì)于。此外，對(duì)于非晶非晶態(tài)金屬態(tài)金屬，其，其g(r)的的第第二峰分裂為兩個(gè)小峰二峰分裂為兩個(gè)

8、小峰。 在非晶態(tài)中存在短程序，在非晶態(tài)中存在短程序，即有很確定的最近鄰配位即有很確定的最近鄰配位層及次近鄰配位層的層及次近鄰配位層的直接直接證據(jù)證據(jù)是在是在徑向分布函數(shù)徑向分布函數(shù)中中出現(xiàn)了清晰可見(jiàn)的出現(xiàn)了清晰可見(jiàn)的第一峰第一峰和第二峰和第二峰。 又因?yàn)?，非晶態(tài)中不存在又因?yàn)?，非晶態(tài)中不存在長(zhǎng)程序，這將表現(xiàn)在徑向長(zhǎng)程序，這將表現(xiàn)在徑向分布函數(shù)中的分布函數(shù)中的三近鄰配位三近鄰配位層以后幾乎沒(méi)有可分辨的層以后幾乎沒(méi)有可分辨的峰峰。 由分布函數(shù)不僅能說(shuō)明原子由分布函數(shù)不僅能說(shuō)明原子近鄰的分布狀況近鄰的分布狀況，還，還可以給出原子的可以給出原子的平均近鄰數(shù)平均近鄰數(shù)。 如利用如利用第第i個(gè)峰曲線下的面

9、積個(gè)峰曲線下的面積可得出相應(yīng)的原子的可得出相應(yīng)的原子的平均近鄰數(shù)平均近鄰數(shù)。 非晶態(tài)材料一般只有非晶態(tài)材料一般只有第一、第二個(gè)峰第一、第二個(gè)峰比較尖銳。比較尖銳。對(duì)于各種具體非晶態(tài)材料，正是用對(duì)于各種具體非晶態(tài)材料，正是用X射線衍射實(shí)驗(yàn)射線衍射實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的分布函數(shù)曲線來(lái)確定其結(jié)構(gòu)中所測(cè)得的分布函數(shù)曲線來(lái)確定其結(jié)構(gòu)中存在的基存在的基本結(jié)構(gòu)單元的形成本結(jié)構(gòu)單元的形成及其及其變形范圍變形范圍的。的。 晶態(tài)密堆積晶態(tài)密堆積：如前面提到的面心立方密堆積、六方密堆積結(jié)：如前面提到的面心立方密堆積、六方密堆積結(jié)構(gòu)，原子一層一層的規(guī)則、緊密的排列，每個(gè)原子的構(gòu)，原子一層一層的規(guī)則、緊密的排列，每個(gè)原子的配位數(shù)

10、配位數(shù)為為12，空間利用率最高，空間利用率最高，填充因子填充因子為為/（32）=0.7405 無(wú)規(guī)密堆積：無(wú)規(guī)密堆積：原子原子不規(guī)則的緊密排列不規(guī)則的緊密排列，每個(gè)原子的配位數(shù)，每個(gè)原子的配位數(shù)接接近于近于1212，存在一些不同類型的填隙空間（尺寸大于晶態(tài)密堆，存在一些不同類型的填隙空間（尺寸大于晶態(tài)密堆積中的四面體或八面體孔），積中的四面體或八面體孔），填充因子為填充因子為0.6370.637。 從從堆積方式和填充因子堆積方式和填充因子可看出，對(duì)于同樣尺寸的球，無(wú)可看出，對(duì)于同樣尺寸的球，無(wú)規(guī)密堆積的致密度大約是晶態(tài)密堆積規(guī)密堆積的致密度大約是晶態(tài)密堆積的的86%86%。非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)。非晶態(tài)

11、的結(jié)構(gòu)模型常用的是模型常用的是無(wú)規(guī)密堆硬球模型無(wú)規(guī)密堆硬球模型。 無(wú)規(guī)密堆硬球模型：無(wú)規(guī)密堆硬球模型：把原子假設(shè)為不可壓縮的硬球，通過(guò)把原子假設(shè)為不可壓縮的硬球，通過(guò)無(wú)無(wú)規(guī)密堆積規(guī)密堆積使原子盡可能緊密地堆積，在結(jié)構(gòu)中沒(méi)有容納另一使原子盡可能緊密地堆積，在結(jié)構(gòu)中沒(méi)有容納另一個(gè)硬球的空間，同時(shí)硬球的排列是無(wú)規(guī)的，且當(dāng)硬球之間的個(gè)硬球的空間，同時(shí)硬球的排列是無(wú)規(guī)的，且當(dāng)硬球之間的距離大于距離大于直徑的直徑的5倍時(shí)倍時(shí)，它們之間只有，它們之間只有很弱的相關(guān)性很弱的相關(guān)性。 用這個(gè)模型算出的徑向分布函數(shù)與實(shí)測(cè)值相符。但用這個(gè)模型算出的徑向分布函數(shù)與實(shí)測(cè)值相符。但無(wú)法無(wú)法表明徑向分布函數(shù)中的表明徑向分布

12、函數(shù)中的第二峰分裂第二峰分裂的問(wèn)題。的問(wèn)題。 松弛的無(wú)規(guī)密堆硬球模型：松弛的無(wú)規(guī)密堆硬球模型：采用采用成對(duì)相互作用成對(duì)相互作用勢(shì)能勢(shì)能的球的球代替代替硬球來(lái)表示原子，即對(duì)硬球來(lái)表示原子，即對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行松弛結(jié)構(gòu)進(jìn)行松弛。這種模型可成功的解。這種模型可成功的解釋徑向分布函數(shù)中的釋徑向分布函數(shù)中的第二峰分裂第二峰分裂的問(wèn)題。的問(wèn)題。 非晶態(tài)非晶態(tài)材料的制備過(guò)程，無(wú)論是液相急冷法（由過(guò)冷材料的制備過(guò)程，無(wú)論是液相急冷法（由過(guò)冷熔體轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)材料），還是氣相沉淀法（由過(guò)飽和蒸熔體轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)材料），還是氣相沉淀法（由過(guò)飽和蒸汽轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)），都屬于亞穩(wěn)相之間的轉(zhuǎn)變，這是由于汽轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)），都屬于亞穩(wěn)相

13、之間的轉(zhuǎn)變，這是由于在轉(zhuǎn)變過(guò)程中由于其在轉(zhuǎn)變過(guò)程中由于其能量未充分釋放能量未充分釋放，其，其能量要比相應(yīng)的能量要比相應(yīng)的晶態(tài)高晶態(tài)高，因此，因此是熱力學(xué)的亞穩(wěn)態(tài)是熱力學(xué)的亞穩(wěn)態(tài)。非晶態(tài)材料向低能態(tài)轉(zhuǎn)變：非晶態(tài)材料向低能態(tài)轉(zhuǎn)變：結(jié)構(gòu)馳豫：結(jié)構(gòu)馳豫：向能量較低的即較穩(wěn)定的向能量較低的即較穩(wěn)定的非晶非晶亞穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)亞穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)變變結(jié)晶或晶化：結(jié)晶或晶化：向能量最小的穩(wěn)態(tài)即晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。向能量最小的穩(wěn)態(tài)即晶態(tài)的轉(zhuǎn)變。 非晶態(tài)材料的非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)弛豫結(jié)構(gòu)弛豫，發(fā)生在整個(gè)材料，發(fā)生在整個(gè)材料制備、退制備、退火及使用火及使用的過(guò)程中。的過(guò)程中。 在弛豫過(guò)程中，總伴隨著材料許多在弛豫過(guò)程中，總伴隨著材料許多性能的

14、變化性能的變化，為，為了獲得性能比較穩(wěn)定的非晶態(tài)材料，需要研究合適了獲得性能比較穩(wěn)定的非晶態(tài)材料，需要研究合適的的退火工藝退火工藝，用以，用以改善和穩(wěn)定材料的性能改善和穩(wěn)定材料的性能。 例如非晶態(tài)合金可以在玻璃轉(zhuǎn)變溫度例如非晶態(tài)合金可以在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近，在不發(fā)生結(jié)晶的前提下進(jìn)行退火。附近，在不發(fā)生結(jié)晶的前提下進(jìn)行退火。 在結(jié)構(gòu)弛豫過(guò)程中，非晶態(tài)材料的在結(jié)構(gòu)弛豫過(guò)程中，非晶態(tài)材料的物理性能的物理性能的具體變化是多種多樣具體變化是多種多樣的。有些物理性能的變化時(shí)的。有些物理性能的變化時(shí)可可逆逆( (或或不不可逆可逆) )的，一些物理性能的變化對(duì)于有的的，一些物理性能的變化對(duì)于有的材材料是可逆的（

15、不可逆的）料是可逆的（不可逆的），一些描述性能的物理量，一些描述性能的物理量的變化（增加或減少）的變化（增加或減少）也是不定的也是不定的。 例如，有些非晶態(tài)合金在弛豫過(guò)程中，體積、例如，有些非晶態(tài)合金在弛豫過(guò)程中，體積、擴(kuò)散系數(shù)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度減少，而粘滯系數(shù)和導(dǎo)熱擴(kuò)散系數(shù)和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度減少，而粘滯系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)卻增加，但其比熱容、電阻率和楊氏模量等物系數(shù)卻增加，但其比熱容、電阻率和楊氏模量等物理量則有時(shí)增加，有時(shí)減少。理量則有時(shí)增加，有時(shí)減少。 溫度不太高溫度不太高結(jié)構(gòu)弛豫結(jié)構(gòu)弛豫 當(dāng)溫度較高時(shí)當(dāng)溫度較高時(shí)由于溫度的升高，使原子的擴(kuò)散由于溫度的升高，使原子的擴(kuò)散能力增加，原子可以克服勢(shì)壘而重新

16、排列，材料可能力增加，原子可以克服勢(shì)壘而重新排列，材料可以從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，以從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，發(fā)生結(jié)晶或晶化發(fā)生結(jié)晶或晶化。 經(jīng)過(guò)晶化后，非晶態(tài)的許多性能會(huì)發(fā)生十分顯著的經(jīng)過(guò)晶化后，非晶態(tài)的許多性能會(huì)發(fā)生十分顯著的變化，而某些原有的優(yōu)良性能將會(huì)消失。變化，而某些原有的優(yōu)良性能將會(huì)消失。 例如，非晶態(tài)合金的高強(qiáng)度、良好的抗腐蝕性、例如，非晶態(tài)合金的高強(qiáng)度、良好的抗腐蝕性、軟磁性、抗輻射性能等，在晶化后一般會(huì)喪失軟磁性、抗輻射性能等，在晶化后一般會(huì)喪失 。因此，必須設(shè)法因此，必須設(shè)法防止晶化的發(fā)生防止晶化的發(fā)生，增加其穩(wěn)定性增加其穩(wěn)定性。非。非晶態(tài)材料的穩(wěn)定性越好，保持其優(yōu)良性能的時(shí)間就越晶

17、態(tài)材料的穩(wěn)定性越好，保持其優(yōu)良性能的時(shí)間就越長(zhǎng)，其使用就會(huì)越廣泛。長(zhǎng)，其使用就會(huì)越廣泛。 由于由于穩(wěn)定性穩(wěn)定性的問(wèn)題，使對(duì)非晶態(tài)材料的使用條件提的問(wèn)題，使對(duì)非晶態(tài)材料的使用條件提出了一些限制。如材料的出了一些限制。如材料的使用溫度問(wèn)題使用溫度問(wèn)題，一般非晶，一般非晶態(tài)材料的使用壽命與使用溫度有很大關(guān)系。態(tài)材料的使用壽命與使用溫度有很大關(guān)系。 例如例如Fe80B20合金，人們推算出，它在合金，人們推算出，它在175下使下使用壽命可達(dá)用壽命可達(dá)550年，而在年，而在200下使用壽命僅為下使用壽命僅為25年。年。 晶化溫度晶化溫度許多非晶態(tài)材料（如大多數(shù)非晶態(tài)許多非晶態(tài)材料（如大多數(shù)非晶態(tài)半導(dǎo)體和非

18、晶態(tài)合金），若以通常的速度加熱，半導(dǎo)體和非晶態(tài)合金），若以通常的速度加熱，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)晶化，這一溫度稱為當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)晶化，這一溫度稱為晶化溫度。晶化溫度。 晶化溫度是表征非晶態(tài)材料性能的一個(gè)綜合性參晶化溫度是表征非晶態(tài)材料性能的一個(gè)綜合性參數(shù)數(shù)非晶態(tài)材料穩(wěn)定性。非晶態(tài)材料穩(wěn)定性。 如由過(guò)渡金屬和類金屬組成的非晶態(tài)合金，由于類金屬原子如由過(guò)渡金屬和類金屬組成的非晶態(tài)合金，由于類金屬原子與過(guò)渡金屬原子之間的相互作用強(qiáng)，因此類金屬的含量在一與過(guò)渡金屬原子之間的相互作用強(qiáng)，因此類金屬的含量在一定程度上的增加將提高材料的晶化溫度，增加其穩(wěn)定性。定程度上的增加將提高材料的晶化溫度，

19、增加其穩(wěn)定性。 由半徑不同的原子混合組成的體系比半徑相同的原子組成的由半徑不同的原子混合組成的體系比半徑相同的原子組成的體系有較低的吉布斯自由能，因此原子的尺寸差別越大將顯體系有較低的吉布斯自由能，因此原子的尺寸差別越大將顯著地增加非晶態(tài)材料的穩(wěn)定性等等。著地增加非晶態(tài)材料的穩(wěn)定性等等。例如非晶態(tài)例如非晶態(tài)W35Mo20Cr15Fe5Ni5P6B6C5Si3合金是一種晶化溫合金是一種晶化溫度比較高的材料，其晶化溫度約為度比較高的材料，其晶化溫度約為1225K。 如如光照射光照射或或外加電場(chǎng)外加電場(chǎng)可以可以加速加速一些非晶態(tài)半導(dǎo)體的晶化，而一些非晶態(tài)半導(dǎo)體的晶化，而中子輻照中子輻照可以提高一些非

20、晶態(tài)合金的晶化溫度，增加其穩(wěn)定可以提高一些非晶態(tài)合金的晶化溫度，增加其穩(wěn)定性性。 有些非晶態(tài)材料有些非晶態(tài)材料部分地晶化部分地晶化，也會(huì)獲得一些新的，也會(huì)獲得一些新的卓越特性卓越特性。 普通的氧化物玻璃，通過(guò)控制其晶化條件，可以轉(zhuǎn)變成具有普通的氧化物玻璃，通過(guò)控制其晶化條件，可以轉(zhuǎn)變成具有許多優(yōu)良性能的許多優(yōu)良性能的微晶玻璃，就是一例微晶玻璃，就是一例。例如例如目前有一類目前有一類非晶非晶硅太陽(yáng)能電池硅太陽(yáng)能電池就是利用就是利用氫化微晶硅氫化微晶硅材料而制作的。材料而制作的。聚合物（聚合物（polymerpolymer）是由成百或成千）是由成百或成千個(gè)原子組成的一種大分子，它是由一個(gè)原子組成的

21、一種大分子，它是由一種或兩種，有時(shí)是更多種的小分子一種或兩種，有時(shí)是更多種的小分子一個(gè)接一個(gè)地連接成鏈狀或網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)個(gè)接一個(gè)地連接成鏈狀或網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)而形成的。而形成的。聚合物概念的確定同聚合物概念的確定同19531953年諾貝爾獎(jiǎng)年諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者斯托丁杰（金獲得者斯托丁杰（H. StaudingerH. Staudinger）的名字緊密聯(lián)系在一起的。）的名字緊密聯(lián)系在一起的。 1920年他提出了年他提出了“高分子高分子”、“長(zhǎng)鏈大分長(zhǎng)鏈大分子子”的概念。他預(yù)言了一些含有某些的概念。他預(yù)言了一些含有某些官能團(tuán)的有機(jī)物可以通過(guò)官能團(tuán)間的官能團(tuán)的有機(jī)物可以通過(guò)官能團(tuán)間的反應(yīng)而聚合，比如聚苯乙烯、聚

22、甲醛反應(yīng)而聚合，比如聚苯乙烯、聚甲醛等，后來(lái)都得到了證實(shí)。等，后來(lái)都得到了證實(shí)。 塑料塑料熱塑性和熱固性塑料。熱塑性和熱固性塑料。 熱塑性塑料熱塑性塑料是指在一定溫度范圍內(nèi)具有可反復(fù)是指在一定溫度范圍內(nèi)具有可反復(fù)加熱軟化、冷卻后硬化定型的塑料。加熱軟化、冷卻后硬化定型的塑料。 常用的熱塑性塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯常用的熱塑性塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。、聚氯乙烯等。 熱固性塑料熱固性塑料是指經(jīng)加熱（或不加熱）就變成永是指經(jīng)加熱（或不加熱）就變成永久的固定形狀，一旦成形，就不可能再熔融成久的固定形狀，一旦成形，就不可能再熔融成形的塑料。形的塑料。 常用的熱固性塑料酚醛塑料、脲醛

23、塑料等。常用的熱固性塑料酚醛塑料、脲醛塑料等。 橡膠橡膠具有高的彈性、電絕緣性和緩沖具有高的彈性、電絕緣性和緩沖減振性，分為天然橡膠和合成橡膠減振性，分為天然橡膠和合成橡膠 天然橡膠的彈性好、強(qiáng)度高、耐屈撓性好、絕天然橡膠的彈性好、強(qiáng)度高、耐屈撓性好、絕緣性好緣性好,加工性、粘合性、混合性良好。加工性、粘合性、混合性良好。 合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為合成橡膠的種類很多，按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成橡膠。通用合成橡膠和特種合成橡膠。 纖維纖維無(wú)機(jī)纖維有金屬纖維、碳纖維、硅無(wú)機(jī)纖維有金屬纖維、碳纖維、硅系纖維系纖維及礦物纖維等；及礦物纖維等；天然纖維有植物纖維（如麻、棉

24、花等）和天然纖維有植物纖維（如麻、棉花等）和動(dòng)物纖維（如羊毛、駝毛等）等。動(dòng)物纖維（如羊毛、駝毛等）等。合成纖維主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈合成纖維主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈等。等。（1 1）含原子數(shù)量多含原子數(shù)量多，一個(gè)高分子中含有幾千個(gè)、幾，一個(gè)高分子中含有幾千個(gè)、幾萬(wàn)個(gè)、甚至幾百萬(wàn)個(gè)原子。萬(wàn)個(gè)、甚至幾百萬(wàn)個(gè)原子。（2 2）分子量大分子量大，高分子化合物的分子量一般可自幾，高分子化合物的分子量一般可自幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)。例如尼龍分萬(wàn)至幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)。例如尼龍分子的分子量為二萬(wàn)三千左右，天然橡膠的為四子的分子量為二萬(wàn)三千左右，天然橡膠的為四十萬(wàn)。十萬(wàn)。（3 3）分子長(zhǎng)

25、度相對(duì)于低分子長(zhǎng)分子長(zhǎng)度相對(duì)于低分子長(zhǎng)，例如低分子乙烯的，例如低分子乙烯的長(zhǎng)度約為長(zhǎng)度約為0.0005m0.0005m，而高分子聚乙烯的長(zhǎng)度則，而高分子聚乙烯的長(zhǎng)度則為為6.8m6.8m，是前者的，是前者的1360013600倍。倍。 化學(xué)組成化學(xué)組成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的成分重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的成分碳鏈高分子：碳鏈高分子：PE、PP、PVC、PVAC、PS、PMMA、PVDC、PVA、PAN等等雜鏈高分子：雜鏈高分子：POM、PEOX、PPOX、PPO、PET、EP、PC、PA-6、PA-66、PSR等等元素有機(jī)高分子：聚硅氧烷、聚鈦氧烷等元素有機(jī)高分子：聚硅氧烷、聚鈦氧烷等無(wú)機(jī)高分子：聚二氧化硅、聚二氟

26、磷氮等無(wú)機(jī)高分子：聚二氧化硅、聚二氟磷氮等 重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的連接方式重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的連接方式 均聚物重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的連接方式均聚物重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的連接方式 頭頭（少量）頭頭（少量） 頭尾（居多）頭尾（居多） 尾尾（少量）尾尾（少量） 雙組分共聚物單體鏈節(jié)的連接方式雙組分共聚物單體鏈節(jié)的連接方式 無(wú)規(guī)連接（無(wú)規(guī)共聚物）無(wú)規(guī)連接（無(wú)規(guī)共聚物） 交替連接（交替共聚物）交替連接（交替共聚物） 嵌段連接（交替共聚物）嵌段連接（交替共聚物） 分叉連接（接枝共聚物）分叉連接（接枝共聚物） 連接手段連接手段成鍵成鍵（？）（？）高分子鏈的幾何構(gòu)型高分子鏈的幾何構(gòu)型高分子鏈的高分子鏈的幾何形狀幾何形狀支鏈型支鏈型蓖型蓖型

27、線線 型型梯梯 型型體體 型型網(wǎng)網(wǎng) 型型星型星型梳型梳型 高分子的立體異構(gòu)高分子的立體異構(gòu)旋光異構(gòu)（左旋旋光異構(gòu)（左旋L L、右旋、右旋D D）幾何異構(gòu)（順式、反式）幾何異構(gòu)（順式、反式）柔性柔性鍵鍵？聚合物聚集態(tài)與小分子物質(zhì)的聚集態(tài)、相態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系聚合物聚集態(tài)與小分子物質(zhì)的聚集態(tài)、相態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系氣態(tài)氣相氣態(tài)氣相小分子物質(zhì)的聚集態(tài) 液態(tài)液相液態(tài)液相小分子物質(zhì)的相態(tài)固態(tài)晶相固態(tài)晶相粘流態(tài)非晶態(tài)晶態(tài)固態(tài)高聚物聚集態(tài)（力學(xué)、分子熱運(yùn)動(dòng)特征分類）（熱力學(xué)特征分類）高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（根據(jù)分子排列情況不同分類）高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（根據(jù)分子排列情況不同分類）單晶單晶折疊鏈片晶折疊鏈片晶球晶球晶其他其他無(wú)規(guī)線團(tuán)

28、無(wú)規(guī)線團(tuán)鏈結(jié)鏈結(jié)鏈球鏈球取向態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)其他結(jié)構(gòu)其他結(jié)構(gòu)如：等規(guī)立構(gòu)如：等規(guī)立構(gòu)PSPS既有尖銳的衍射峰，又有很鈍的衍射峰包。既有尖銳的衍射峰，又有很鈍的衍射峰包。等規(guī)等規(guī)PS的衍射曲線的衍射曲線BACED211220300410311330321222421(Ia)20強(qiáng)度強(qiáng)度2通常，結(jié)晶聚合物是部分結(jié)晶的或半結(jié)晶的多通常，結(jié)晶聚合物是部分結(jié)晶的或半結(jié)晶的多晶體，既有結(jié)晶部分，又有非晶部分晶體，既有結(jié)晶部分，又有非晶部分高聚物的結(jié)晶形態(tài)與制備方法關(guān)系高聚物的結(jié)晶形態(tài)與制備方法關(guān)系高聚物的高聚物的結(jié)晶形態(tài)結(jié)晶形態(tài)稀溶液，緩慢降溫稀溶液，緩

29、慢降溫單晶單晶球晶球晶濃溶液或熔體冷卻濃溶液或熔體冷卻纖維狀晶體纖維狀晶體擠出、吹塑、拉伸擠出、吹塑、拉伸熔體在應(yīng)力下冷卻熔體在應(yīng)力下冷卻極高壓力下慢慢結(jié)晶極高壓力下慢慢結(jié)晶柱晶柱晶伸直鏈晶體伸直鏈晶體 高分子鏈的形成主要靠主價(jià)力（化學(xué)鍵），高分子高分子鏈的形成主要靠主價(jià)力（化學(xué)鍵），高分子鏈聚集成高聚物主要靠次價(jià)力（分子間的力）。鏈聚集成高聚物主要靠次價(jià)力（分子間的力）。 內(nèi)聚能密度與高聚物的性能內(nèi)聚能密度與高聚物的性能 內(nèi)聚能密度小于內(nèi)聚能密度小于290J/cm3的高聚物分子間作用力較小，分子鏈較柔的高聚物分子間作用力較小，分子鏈較柔順，容易變形，具有較好彈性，一般可以作為橡膠使用；順，容

30、易變形，具有較好彈性，一般可以作為橡膠使用； 內(nèi)聚能密度較高的高聚物，分子鏈較剛性，屬于典型的塑料；內(nèi)聚能密度較高的高聚物，分子鏈較剛性，屬于典型的塑料； 內(nèi)聚能密度大于內(nèi)聚能密度大于400J/cm3的高聚物，具有較高的強(qiáng)度，一般作為纖的高聚物，具有較高的強(qiáng)度，一般作為纖維使用。維使用。一次結(jié)構(gòu)一次結(jié)構(gòu)（高分子的鏈結(jié)構(gòu)）（高分子的鏈結(jié)構(gòu)）二次結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)（高分子鏈的形態(tài)）（高分子鏈的形態(tài)）三次結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)單體結(jié)構(gòu)單體連接連接構(gòu)型構(gòu)型直鏈直鏈無(wú)規(guī)則線團(tuán)無(wú)規(guī)則線團(tuán)團(tuán)球團(tuán)球晶體晶體基礎(chǔ)理化性質(zhì)基礎(chǔ)理化性質(zhì)柔性柔性使用性能使用性能 由于高聚物的分子量很大，所以其由于高聚物的分子量很大，所以其力學(xué)性力學(xué)性質(zhì)、熱性質(zhì)、溶解性質(zhì)、熱性質(zhì)、溶解性等與小分子