【知識要點】23廣工《835材料科學(xué)基礎(chǔ)》考研知識：固體結(jié)...

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授課研究生

22 級擬錄取 D 學(xué)姐：初試成績：360+，專業(yè)課：125+，初試排名：前十。本科期間連續(xù)三年獲得優(yōu)秀學(xué)生獎學(xué)金。對于 835 材料科學(xué)基礎(chǔ)，有著扎實的基礎(chǔ)，對專業(yè)知識理解透徹，并且總結(jié)了一些做題技巧。

固體結(jié)構(gòu)

物質(zhì)通常有三種聚集狀態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。而按照原子（或分子）排列的特征又可將固態(tài)物質(zhì)分為兩大類：晶體和非晶體。晶體中的原子在空間呈有規(guī)則的周期性重復(fù)排列；而非晶體的原子則是無規(guī)則排列的。一種物質(zhì)是否以晶體或以非晶體形式出現(xiàn)，還須視外部環(huán)境條件和加工制備方法而定，晶態(tài)與非晶態(tài)往往是可以互相轉(zhuǎn)化的。

晶體結(jié)構(gòu)的基本特征是，原子（或分子、離子）在三維空間呈周期性重復(fù)排列，即存在長程有序。因此，它與非晶體物質(zhì)在性能上區(qū)別主要有兩點：晶體熔化時具有固定的熔點，而非晶體卻無固定熔點，存在一個軟化溫度范圍；晶體具有各向異性，而非晶體卻為各向同性。

空間點陣和晶胞

1.為了便于分析研究晶體中質(zhì)點的排列規(guī)律性，可先將實際晶體結(jié)構(gòu)看成完整無缺的理想晶體，并將其中的每個質(zhì)點抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點，稱之為陣點。

2.陣點在空間呈周期性規(guī)則排列，并具有完全相同的周圍環(huán)境，這種由它們在三維空間規(guī)則排列的陣列稱為空間點陣，簡稱點陣。

3.為說明點陣排列的規(guī)律和特點，可在點陣中取出一個具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點陣的組成單元，稱為晶胞。將晶胞作三維的重復(fù)堆砌就構(gòu)成了空間點陣。

4.為了最能反映點陣的對稱性，選取晶胞的原則為：

（1）選取的平行六面體應(yīng)反映出點陣的最高對稱性。

（2）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多。

（3）當平行六面體的棱邊夾角存在直角時，直角數(shù)目應(yīng)最多。

（4）在滿足上述條件的情況下，晶胞應(yīng)具有最小的體積。

5.為了描述晶胞的形狀和大小，常采用平行六面體的三條棱邊的邊長 a，b，c（稱為點陣常數(shù)）及棱間夾角α、β、γ6 個點陣參數(shù)來表達，如圖 2.3 所示。事實上，采用 3 個點陣矢量 a，b，c 來描述晶胞將更為方便。這 3 個矢量不僅確定了晶胞的形狀和大小，并且完全確定了此空間點陣。

6.根據(jù) 6 個點陣參數(shù)間的相互關(guān)系，可將全部空間點陣歸屬于7種類型，即7個晶系。

7.按照“每個陣點的周圍環(huán)境相同”的要求，布拉維（Bravais A.）用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出能夠反映空間點陣全部特征的單位平面六面體只有 14 種，這 14 種空間點陣也稱布拉維點陣。

8.必須注意，晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣是有區(qū)別的。空間點陣是晶體中質(zhì)點排列的幾何學(xué)抽象，用以描述和分析晶體結(jié)構(gòu)的周期性和對稱性，由于各陣點的周圍環(huán)境相同，故它只能 14 種類型；而晶體結(jié)構(gòu)則是指晶體中實際質(zhì)點（原子、離子或分子）的具體排列情況，它們能組成各種類型的排列，因此，實際存在的晶體結(jié)構(gòu)是無限的。

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