材料化学 材料的结构与物理性能
2. 非晶体材料的结构与物理性能
非晶体（noncrystal) 非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子） 不呈空间有规则周期性排列的固体，它没有一定 规则的外形，如玻璃、松香、石蜡等。
1
材料化学 材料的结构与物理性能
共性： 它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。 它没有固定的熔点，所以有人把非晶体叫做“过冷液体” 或“流动性很小的液体”。 无固定的熔点： 非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量 后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所 以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。 玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等就是常见的非晶体。
2
材料化学 材料的结构与物理性能
非晶态固体包括非晶态电介质、非晶态半导体、非 晶态金属。它们有特殊的物理、化学性质。 例如金属玻璃（非晶态金属）比一般晶态金属的强 度高、弹性好、硬度和韧性高、抗腐蚀性好、导磁 性强、电阻率高等。这使非晶态固体有多方面的应 用。它是一个正在发展中的新的研究领域，近年来 得到迅速的发展。
3
材料化学
材料的结构与物理性能
非晶体材料（即玻璃体材料）：组成物质的原子、 分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，属于无 序排列。 由于组成非晶体材料的微粒排列无规律行性，导 致它们的微观结构千变万化，所以非晶体材料具有 丰富的特性。
4
材料化学 材料的结构与物理性能 结构特点： 非晶态固体（无定形体、玻璃体）结构不 具有长程有序。 非晶态固体中存在着短程有序。
5
材料化学 材料的结构与物理性能
化学短程有序:非晶体中特定原子周围的化学 短程有序 组分与其平均值不相同 拓扑短程有序:非晶体中元素的局域结构 的短程有序 •从热力学上讲，晶体结构处于平衡状态，而非晶态 固体的结构则处于亚稳态(非平衡状态)，后者有向 平衡态转变的趋势。但通常由于动力学原因，此 种转变需时甚久，甚至实际上难以实现。
6
材料化学 材料的结构与物理性能
玻璃体分类：
石英玻璃
氧化物玻璃（玻璃） 金属玻璃 非晶半导体 聚合物
硅酸盐玻璃
7
材料化学 材料的结构与物理性能
•
•
• •
•
•
石英玻璃
钠玻璃
8
材料化学 材料的结构与物理性能
石英玻璃
硅酸盐玻璃
9
材料化学 材料的结构与物理性能
以氧化物玻璃为典型来介绍其结构和性能之间的关系
玻璃的性质： 玻璃材料的显著特点是具有良好的光学性能和 较好的化学稳定性。 透明和易脆 没有固定的熔点；各向同性 没有晶界或粒界，可获得原子、分子级平滑表
面， 并具 有良好的气密性。
10
材料化学 材料的结构与物理性能
•性能可设计性。玻璃的膨胀系数、粘度、电导、 电阻、介电损耗、离子扩散速度及化学稳定性等 性能，一般都遵循加和法则。可通过调整成分及 提纯、掺杂、有机 无机改性、表面处理、混杂及 微晶化等技术，获得所要求的高强、耐高温、半导 体、激光、光电、磁光、声光、红外光学及非线性 光学等性能。
11
材料化学 材料的结构与物理性能
无固定形态，可按使用要求改变其形态。 如可以制成粉体、薄膜、纤维、块体、空心 腔体、 微珠、多孔体和混杂系复合材料等。
12
材料化学 材料的结构与物理性能
晶体和非晶体可以相互转化。许多物质既可以以晶体 形式存在，又可以以非晶体形式存在。 如把水晶的结晶溶化，再使它冷却，可得非晶体的石 英玻璃。而非晶体的玻璃，经过相当长的时间后，在 它里面生成了微小的晶体，形成透明性减弱的模糊斑 点。
13
材料化学 材料的结构与物理性能
晶体转化为非晶体需要一定的条件，而非晶体经过一 定时间会自动变成晶体。这是因为非晶体是不稳定 的，非晶体物质并不是永不结晶的物质，而是在非晶 体凝固过程中，分子还没有来得及达到能量最低处， 已过早地被一定大小的内摩擦粘住，凝成固体。这时 它的能量不是处于最小状态。分子将继续向能量最小 的方向运动，有逐渐变成晶体的趋势。
14