材料科学基础(Ⅰ)
序言:
材料科学(英语:materials science),涉及物质的性质及其在各个科学和工程学领域的整合应用,是一个研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域学科。涉及的理论包括固体物理学、材料化学、应用物理和应用化学,以及化学工程、机械工程、电机工程、电子工程、土木工程和建筑工程。与机械结合则衍生出机械材料,与电子结合则衍生出电子材料,与土木建筑结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上,材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学和破坏分析中的一个重要组成部分,以后者为例,它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限,也因此,在此领域的突破在未来科技具有指标性的影响。材料科学有着广泛的应用前景。
材料科学(英语:materials science),涉及物质的性质及其在各个科学和工程学领域的整合应用,是一个研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域学科。涉及的理论包括固体物理学、材料化学、应用物理和应用化学,以及化学工程、机械工程、电机工程、电子工程、土木工程和建筑工程。与机械结合则衍生出机械材料,与电子结合则衍生出电子材料,与土木建筑结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上,材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学和破坏分析中的一个重要组成部分,以后者为例,它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限,也因此,在此领域的突破在未来科技具有指标性的影响。材料科学有着广泛的应用前景。
原子键与共价键
原子键合
原子键合分为一次键和二次键。其中一次键是通过价电子的转移或公用电子云达到稳定的结构,二次键则不依靠电子的转移或共享,而是靠 原子间的偶极吸引力结合。
一次键包括离子键、共价键和金属键,二次键包括氢键、范德华力和分子键等。对于材料而言,多种键合影响其材料表现的物理性能,而一种材料内原子间存在的可能不只是简单的一种键类型(比如硅中是以共价键为主,金属件为辅),键合在材料中具有多重性从而影响材料的结构,导致材料性能的差异。
固体结构
晶体结构与空间点阵
固态物质可分为晶体和非晶体,其中晶体材料与非晶体材料的差别如下:
晶体
非晶体
规则排列
不规则排列
各向异性
各向同性
有确定的熔点
无确定的熔点
晶体材料与非晶体材料区别