2、玻璃玻璃是高温下熔融，熔融体在冷却过程中黏度逐渐增大、不析晶、室温下保持熔体结构的非晶固体。玻璃是一种古老的材料，但随着科学技术的发展，对玻璃的认识不断加深，使玻璃的应用也更加广泛。第30页，共50页，星期日，2025年，2月5日⑴玻璃的结构特点玻璃的内部结构无长程周期性，像液体一样，因此可以将玻璃看作是过冷液体。对于玻璃的结构理论，主要有无规则网络学说和晶子学说。第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日无规则网络学说：认为玻璃的结构中包含许多小的结构单位，（如SiO2玻璃中由中心硅原子与四角的４个氧原子通过共价键结合而成的硅氧四面体结构）这些小结构单位之间可以彼此键合形成链状或在其它金属离子的键合作用下形成三维网状结构。晶子学说：认为玻璃由无数“晶子”组成，带有点阵变形的有序排列区域，这些晶子分散在无定形介质中，晶子区到无定形区无明显界限。第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日⑵玻璃的特性①没有固定的熔点：当对玻璃加热时，只有一个从玻璃态转变至软化的连续变化的温度范围；②各向同性：由于结构上的特点，玻璃在力学、光学、热学等中表现各向同性；③内能高：与晶体相比，玻璃具有较高的内能，在一定条件下可以自动析出晶体；④没有晶界：与陶瓷等到多晶材料或孪晶等晶体不同，玻璃中不存在晶粒或晶界；⑤无固定形态：可按制作要求改变其形态；⑥性能可设计性：通过调整成分及提纯、掺杂、表面处理及微晶化等技术改变强度、耐温等性能。第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日⑶结构与性质的关系玻璃的性质有两个最大的特点，即透明和易碎。这是与其结构特征紧密相关的。玻璃的透明性的主要原因是结构中最高占有轨道和最低空轨道的能级差别大，不能发生对可见光的吸收而产生电子跃迁的现象。其次，玻璃内部质地均匀，无反射面，光线通过不会反射和折射，因此玻璃与液体的透明的原因是完全相同的。而多晶材料，如金属单质，其中的微小晶粒取向各异，当光线通过晶粒界面时，会受到各个晶面的反射和折射，使光线不能通过而成为不透明体。第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日玻璃的易碎性主要是因为在其内部结构中缺少滑动面，缺少可变形性质。玻璃的最大拉伸率仅为0.1%，当玻璃受到冲击或振动超过它的应变极限时，就会发生破裂。第35页，共50页，星期日，2025年，2月5日第1页，共50页，星期日，2025年，2月5日2.1晶体特征的结构基础晶态物质有别于气体、液体的最典型特征是具有点阵结构，正是由于本身结构的特殊性，使晶体呈现出与其它物质完全不同的特殊性质。第2页，共50页，星期日，2025年，2月5日１、晶体的均匀性由于晶体中原子排布的周期性规则，同时该周期非常小，在宏观观察中不能分辨出晶体微观结构中的不连续性，从而导致了晶体各部分具有相同的密度、化学组成等性质。因此，从宏观角度看，晶体具有均匀性。气体、液体和玻璃体也有均匀性，但那是由于原子杂乱无章的分布，即它们的均匀性来源于原子的无序分布的统计性规律。两者之间有着实质的不同。晶体的均匀性是焓因素决定的；非晶体的均匀性是由熵因素引起的。第3页，共50页，星期日，2025年，2月5日２、晶体的各向异性由于晶体在各个方向上的点阵向量不同，导致了晶体在不同方向上具有不同的物理性质，即各向异性。最重要的各向异性包括电导率、膨胀系数、折光率、机械强度等。第4页，共50页，星期日，2025年，2月5日３、晶体的自范性在适宜的外界条件下，晶体能自发生长出晶面，晶棱等几何元素所转成的凸多面体，晶体的这一性质即为晶体的自范性。在理想的环境中，晶体可以生长成凸多面体，此凸多面体的晶面数(F)、晶棱数(E)和顶点数(V)之间的关系符合下式：Ｆ＋Ｖ＝Ｅ＋２如：四面体：Ｆ＝４，Ｖ＝４，Ｅ＝６八面体：Ｆ＝８，Ｖ＝６，Ｅ＝１２三角双锥：？第5页，共50页，星期日，2025年，2月5日晶体的外形既受内部结构（点阵排列方式）制约，又在一定程度上受外因（温度、压力、浓度、杂质）的影响。但同一种晶体的每两个相应界面的夹角是不受外界条件的影响，保持恒定不变。这个规律称为“晶面角守恒定律”非晶体如玻璃体在从液相冷却时，形成的固体表面圆滑，没有固定的外形。第6页，共50页，星期日，2025年，2月5日４、晶体的熔点晶体在受到热作用时，温度升高，组成晶体的点阵上的原子或原子团而因振动加剧，当此振动的能量（平动和转动）达到晶格能（晶格对原子的束缚）时，晶体的结构被破坏，晶体开始熔化。因晶体中各原子所处的环境相同，所以熔化的温度也相同。所以晶体有一定的熔点，即在一