材料科学基础-课件FH3-4节 高分子材料结构.ppt

1材料科学基础材料科学基础Fundamentals of Materials Science 1*样书申请u本课程配套教材：材料科学基础北京大学出版社 主编：付华，张光磊u丛书名：高等院校材料专业互联网+创新规划教材n 0 绪论 n第第1章章 原子结构与结合键原子结构与结合键 Atomic Structure and binding bondn第第2章章 晶体学基础晶体学基础 Basis of Crystallographyn第第3章章 晶体结构晶体结构 Crystal Structuren第第4章章 晶体缺陷晶体缺陷 Crystal defectsn第第5章章 非晶体与准晶结构非晶体与准晶结构 Amorphous and Quasicrystal Structuren第第6章章 相图相图 Phase Diagramn第第7章章 固体扩散固体扩散 Solid Diffusionn第第8章章 凝固与结晶凝固与结晶 Solidification and Crystallizationn第第9章章 烧结与聚合烧结与聚合 Sintering and Polymerizationn第第10章章 固态固态 相变相变 Solid Phase Transformation 第3章 晶体结构 Crystal Structure3.1 晶体化学（Crystal chemical）3.1.1 原子半径与离子半径3.1.2 球体紧密堆积与间隙3.1.3 配位数与配位多面体3.2 金属的晶体结构（Crystal structure of metals）3.2.1 单质金属的晶体结构3.2.2金属合金的晶体结构3.3 无机非金属材料结构(Crystal structure of inorganic non-metallic materials）3.3.1离子晶体的结构规则3.3.2典型的离子晶体结构 3.3.3 硅酸盐晶体结构(Silicate crystal structure)3.4 高分子的晶态结构 (Crystalline structure of polymers)J高分子是由一种或者多种高分子是由一种或者多种单体单体，通过，通过聚合聚合反应形成反应形成的的相对分子质量很大相对分子质量很大的的有机化合物有机化合物，它是相对于，它是相对于 低分子低分子而言。

而言 3.4 高分子的晶态结构 Crystalline structure of polymers一、高分子材料概述高分子化合物是高分子化合物是塑料、塑料、橡胶、胶粘剂橡胶、胶粘剂等非金属等非金属材料的总称材料的总称多种多样的高分子材料多种多样的高分子材料高分子材料形成过程*7链节的化学组成、链节的化学组成、链接方式、链接方式、立体构型等立体构型等 分子链的分子链的长短、形状长短、形状与构象与构象 晶态、非晶态、晶态、非晶态、取向态结构、取向态结构、液晶态结构、液晶态结构、织态结构等织态结构等 高分子材料结构 高分子链结构高分子链结构近程近程结构构远程程结构构聚集态结构聚集态结构 高分子链之间的高分子链之间的几何排列几何排列和和堆砌堆砌结构，也称为结构，也称为超分子结构超分子结构，是在，是在加工成型加工成型过程中形成的过程中形成的二、高分子材料的聚集态结构（超分子结构）非晶态结构晶态结构：三维有序液晶态结构液晶态结构取向结构取向结构共混物（织态）结构共混物（织态）结构分子链在一维或二维有序排列的结构分子链在一维或二维有序排列的结构高聚物在液态下分子有序排列高聚物在液态下分子有序排列无定形高聚物结构和晶态高聚物示意图 （1）无定形聚合物是很普遍的无定形聚合物是很普遍的。

结晶高聚物 包含有非晶区1、无定形高聚物的结构(非晶态) （2）结构模型结构模型： 大分子无规线团大分子无规线团 + + 大分子链规整折叠区大分子链规整折叠区 2.高分子材料的晶态晶态结构晶区单元：片状、球状、串晶、树枝状片状、球状、串晶、树枝状等晶区：折叠晶区：折叠链和和伸直伸直链 *35晶区单元：片状、球状、串晶、树枝状片状、球状、串晶、树枝状等串晶串晶*37*38球晶中的晶片螺旋形周期性扭转，正交偏光显微镜下出现一系列消光同心圆从熔体中结晶的聚酯结晶形貌*40动画行星高分子动画梳形高分子*42CC单键内旋转形成的八种构象单键内旋转形成的八种构象 *43(c) 插线板模型插线板模型三种晶态聚合物结构模型三种晶态聚合物结构模型(a) 缨状微束模型缨状微束模型(b) 折叠链折叠链模型模型*44高分子主要结晶形态的形状结构和形成条件高分子主要结晶形态的形状结构和形成条件 *45部分高聚物的结晶结构参数部分高聚物的结晶结构参数 高分子链高分子链-各向异性各向异性高分子晶体只有高分子晶体只有六个晶系六个晶系；无立方晶系无立方晶系；属于属于高级晶系高级晶系的也很的也很少少 46Ethylene聚乙烯聚乙烯-晶体晶体正交晶系正交晶系Butadiene 丁二烯丁二烯单斜晶系单斜晶系*47知识点小结：晶体与非晶体材料知识点小结：晶体与非晶体材料1、晶体：、晶体：原子或分子在空间按一定规律周期性重复排列。

原子或分子在空间按一定规律周期性重复排列晶态是一种晶态是一种稳态稳态，该状态下系统，该状态下系统自由能最低自由能最低晶体具有晶体具有均匀性、各向异性、固定熔点、规则外形均匀性、各向异性、固定熔点、规则外形和和对称性对称性根据对称性的高低，晶体结构可分为根据对称性的高低，晶体结构可分为3 3大晶族、大晶族、7 7大大晶系、晶系、1414种布拉菲点阵、种布拉菲点阵、3232种点群和种点群和230230种空间群种空间群 *482、非晶体、非晶体原子不规则排列的固体材料的总称原子不规则排列的固体材料的总称1）外观上不具有特定的形状，）外观上不具有特定的形状，远程无序，近程有远程无序，近程有序序短程有序为短程有序为15埃（埃（1.5nm） （2）亚稳态亚稳态自由能高，有向平衡态转变的趋势自由能高，有向平衡态转变的趋势从亚稳态转变到平衡态须克服一定的势垒，因此非从亚稳态转变到平衡态须克服一定的势垒，因此非晶态具有相对的稳定性晶态具有相对的稳定性3）非晶态物质包括）非晶态物质包括玻璃、凝胶、非晶态金属和合玻璃、凝胶、非晶态金属和合金、非晶态半导体、无定型碳金、非晶态半导体、无定型碳及某些及某些聚合物聚合物等。

等 *493、材料是晶态或非晶态与化学组成无关材料是晶态或非晶态与化学组成无关 相同相同(近近)化学组成的物质由于化学组成的物质由于制备条件制备条件的不同可的不同可以形成晶态材料，也可以形成非晶态材料以形成晶态材料，也可以形成非晶态材料u 高分子：u 无机材料：u 金属材料：u 晶体：u 非晶体：准晶准晶*524、晶体与非晶态的鉴别方法、晶体与非晶态的鉴别方法 X射线衍射射线衍射(X-Ray Diffraction)、中子散射、电子衍射；中子散射、电子衍射；在透射电子显微镜（在透射电子显微镜（TEM）下直）下直接观察和鉴别接观察和鉴别 *53谢谢 谢！谢！。