第2章材料合成与制备的基本途径.ppt

材料合成与制备

赵雷李亚伟

无机非金属材料系

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第二章材料合成与制备的基本途径

材料合成与制备的基本途径：

基于液相—固相转变的材料制备

基于固相－固相转变的材料制备

基于气相—固相转变的材料制备

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2.1基于液相—固相转变的材料制备

基于液相—固相转变的材料制备一般可分为两类：

(1)是从熔体出发，通过降温固化得到固相材料，如果条件适合并且降温速率足够慢可以得到单晶体，如果采用快冷技术可以制备非晶(玻璃态)材料；

(2)从溶液出发，在溶液中合成新材料或有溶液参与合成新材料，再经固化得到固相材料。

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2.1.1从熔体制备单晶材料

单晶材料

Singlecrystal:atomsareinarepeatingorperiodicarrayovertheentireextentofthematerial

Polycrystallinematerial:comprisedofmanysmallcrystalsorgrains.Thegrainshavedifferentcrystallographicorientation.Thereexistatomicmismatchwithintheregionswheregrainsmeet.Theseregionsarecalledgrainboundaries.

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单晶材料

BasicCharacteristicofCrystals

各向异性

均一性

同质性

HomogeneityUndermacroscopicobservation,thephysicseffectandchemicalcompositionofacrystalarethesame.

AnisotropyPhysicalpropertiesofacrystaldifferaccordingtothedirectionofmeasurement.

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Anisotropy

Differentdirectionsinacrystalhavedifferentpacking.Forinstance,atomsalongtheedgeofFCCunitcellaremoreseparatedthanalongthefacediagonal.Thiscausesanisotropyinthepropertiesofcrystals,forinstance,thedeformationdependsonthedirectioninwhichastressisapplied.

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单晶材料的制备必须排除对材料性能有害的杂质原子和晶体缺陷。低杂质含量、结晶完美的单晶材料多由熔体生长得到。

(1)从熔体中结晶当温度低于熔点时，晶体开始析出，也就是说，只有当熔体过冷却时晶体才能发生。如水在温度低于零摄氏度时结晶成冰；金属熔体冷却到熔点以下结晶成金属晶体。

(2)从熔体中结晶当溶液达到过饱和时，才能析出晶体。其方式有：

1)温度降低，如岩浆期后的热桩越远离岩浆源则温度将渐次降低，各种矿物晶体陆续析出.

2)水分蒸发，如天然盐湖卤水蒸发，盐类矿物结晶出来.

3)通过化学反应，生成难溶物质。

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NonlinearOpticalCrystal(LiB3O5)ScintillatingCrystal(HgI).Scintillati