材料学基础第二章

1、材料学基础第二章 材料的原子结构Atomic Structure of Materials 不同的材料具有不同的性能，同一材料经不同加工不同的材料具有不同的性能，同一材料经不同加工工艺后也会有不同的性能，这些都归结于材料内部的结构。工艺后也会有不同的性能，这些都归结于材料内部的结构。要研究材料结构与性能之间的关系，首先必须弄清楚材料要研究材料结构与性能之间的关系，首先必须弄清楚材料在固态下的结合方式及结构特点，这也是本章要重点介绍在固态下的结合方式及结构特点，这也是本章要重点介绍的内容。的内容。 材料学基础3.1 结合键（Interatomic Bond）w共价键共价键氯钠 NaCl的晶体结构

2、 Si 形成的四面体109金属离子金属离子 金属键模型金属键模型电子气电子气w金属键金属键w分子键和氢键分子键和氢键w离子键离子键一、结合键材料学基础二、材料的键性二、材料的键性 w 金属材料金属材料w 金属键金属键w 无机非金属材料无机非金属材料w 离子键、共价离子键、共价键键w 高分子材料高分子材料w 共价键、氢键、共价键、氢键、w 分子键分子键Ar高分子材料高分子材料金属材料金属材料金刚石金刚石硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷NaClNa半导体半导体材料的键性材料的键性材料学基础3.2 金属及合金的结构特点Structure Characteristic of Metal & Alloy 一

3、、晶体的基本概念 晶体指固态下原子或分子在空间呈规则周期性有序排列晶体指固态下原子或分子在空间呈规则周期性有序排列的物质。的物质。 晶体结构指晶体内部原子规则排列的方式。晶体结构不晶体结构指晶体内部原子规则排列的方式。晶体结构不同，其性能往往相差很大。同，其性能往往相差很大。 晶体的基本特点晶体的基本特点 原子排列有序、有固定的熔点、各向异性原子排列有序、有固定的熔点、各向异性 配位数是指晶格中最近邻原子数目；是指晶格中最近邻原子数目；致密度是指晶胞中是指晶胞中原子体积与晶胞体积（原子体积与晶胞体积（V）的比值。）的比值。 材料学基础caX b YZ （a） （b） （c）简单立方晶体简单立方

4、晶体（a） 晶体结构晶体结构 （b） 晶格晶格 （c） 晶胞晶胞材料学基础二、常见纯金属的晶格类型二、常见纯金属的晶格类型 1体心立方晶格，体心立方晶格，BCC（body centred cubic） 属于这类晶格的金属有属于这类晶格的金属有 Fe、Cr、V、W、Mo、Nb、 Ti等。等。 姓名语文数学英语物理李小红85939094刘兵8394曾小玲8189 （a） （b） （c）体心立方晶胞体心立方晶胞 （a） 模型模型 （b） 晶胞晶胞 （c） 晶胞原子数晶胞原子数材料学基础体心立方晶格体心立方晶格a aa2原子半径原子半径:晶胞原子数晶胞原子数: n =1/88 + 1 = 2配位数配位

5、数: Z8(体心的原子与体心的原子与8个顶角原子等距且最近邻个顶角原子等距且最近邻)致密度致密度: ar43 %6868. 0)4/3()3/4(2/34333 aaVrnK 材料学基础 2面心立方晶格，面心立方晶格，FCC（face centred cubic） 属于这类晶格的金属有属于这类晶格的金属有Fe、Al、Cu、Ni、Au、Ag、Pt、Co等。等。 （a） （b） （c）面心立方晶胞面心立方晶胞（a） 模型；模型； （b） 晶胞；晶胞； （c） 晶胞原子数晶胞原子数姓名语文数学英语物理李小红85939094刘兵8394曾小玲8189材料学基础面心立方晶格面心立方晶格aa原子半径原子半

6、径:晶胞原子数晶胞原子数: n =1/88 + 1/26 = 4配位数配位数: Z12致密度致密度: ar42 VrnK/343 %7474. 0)4/2()3/4(433 aa 材料学基础 3密排六方晶格，密排六方晶格，HCP（ hexagonal close-packed ） 属于密排六方晶格的金属有属于密排六方晶格的金属有Mg、Zn、Be、Cd、 Co、Ti等。等。 （a） （b） （c）密排六方晶胞密排六方晶胞（a） 模型；模型； （b） 晶胞；晶胞； （c） 晶胞原子数晶胞原子数材料学基础密排六方晶格密排六方晶格两个简单六方晶格穿插两个简单六方晶格穿插在一起构成密排六方晶格在一起构成

7、密排六方晶格原子半径原子半径:晶胞原子数：晶胞原子数：n =1/612 + 1/22 + 3 =6 配位数配位数: Z12致密度致密度: 轴比：轴比：c/a 1.633 ar21 VrnK/343 %7474. 023)(6332134 aa 材料学基础三、实际金属的晶体结构 1单晶体与多晶体单晶体与多晶体 晶体中原子排列规律相同，晶格位向一致的晶体，称晶体中原子排列规律相同，晶格位向一致的晶体，称为为单晶体。 通常使用的金属都是由很多小晶体组成的，这些小晶通常使用的金属都是由很多小晶体组成的，这些小晶体内部的晶格位向是均匀一致的，而它们之间，晶格位向体内部的晶格位向是均匀一致的，而它们之间，

8、晶格位向却彼此不同，这些外形不规则的颗粒状小晶体称为却彼此不同，这些外形不规则的颗粒状小晶体称为晶粒。每一个晶粒相当于一个单晶体。晶粒与晶粒之间的界面称每一个晶粒相当于一个单晶体。晶粒与晶粒之间的界面称为为晶界。这种由许多晶粒组成的晶体称为。这种由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。材料学基础 晶体中的点缺陷 空位； 间隙原子； 置换原子 2. . 晶体晶体缺陷缺陷 点缺陷点缺陷 主要有空位、间隙原子、置换原子主要有空位、间隙原子、置换原子材料学基础 线缺陷线缺陷 位错是晶格中的某处有一列或若干列原子发生了某位错是晶格中的某处有一列或若干列原子发生了某些有规律的错排现象些有规律的错排现象 G H E

9、 F材料学基础位错运动示意位错运动示意材料学基础 面缺陷面缺陷 晶体中的面缺陷是指在两个方向尺寸很大而第三方晶体中的面缺陷是指在两个方向尺寸很大而第三方向尺寸很小，呈面状分布的缺陷。这类缺陷主要是晶粒向尺寸很小，呈面状分布的缺陷。这类缺陷主要是晶粒边界和亚晶界。边界和亚晶界。 （1）晶界）晶界 晶界是两相邻晶粒间的过渡界面。晶界是两相邻晶粒间的过渡界面。 （2）亚晶界）亚晶界 晶粒内部往往存在一些位向略有差异的小晶块，这晶粒内部往往存在一些位向略有差异的小晶块，这些小晶块称为亚结构，亚结构之间的界面称为亚晶界。些小晶块称为亚结构，亚结构之间的界面称为亚晶界。材料学基础晶界示意图晶界示意图亚晶界

10、示意图亚晶界示意图10 10 材料学基础四、合金的相结构 合金，是指由两种或两种以上的金属，或金属与非金，是指由两种或两种以上的金属，或金属与非金属经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物属经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。质。 组成合金最基本的、独立的物质称为组成合金最基本的、独立的物质称为组元。根据合金。根据合金组元个数不同，把由两个组元组成的合金称为二元合金，组元个数不同，把由两个组元组成的合金称为二元合金，由三个或三个以上组元组成的合金称为多元合金。由三个或三个以上组元组成的合金称为多元合金。 相是指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相是指合金中结构相同、

11、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。根据合金组成元素及其原子相互作用互分开的组成部分。根据合金组成元素及其原子相互作用的不同，固态下所形成的合金相基本上可分为固溶体和金的不同，固态下所形成的合金相基本上可分为固溶体和金属化合物两大类。属化合物两大类。 材料学基础 1固溶体固溶体 以合金中某一组元作为溶剂，其它组元为溶质，所形以合金中某一组元作为溶剂，其它组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相称成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相称为固溶体。为固溶体。 Cu (rCu=0.1276nm) Ni (rNi=0.1244nm) Fe (rFe=0.1260

12、nm) C (rC=0.0770nm) 置换固溶体置换固溶体 间隙固溶体间隙固溶体材料学基础 2金属化合物金属化合物 金属化合物是合金组元间发生相互作用而形成的一种金属化合物是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相，又称为中间相，其晶格类型和性能均不同于任一组新相，又称为中间相，其晶格类型和性能均不同于任一组元，一般可用分子式大致表示其组成。元，一般可用分子式大致表示其组成。 金属化合物有正常价化合物、电子化合物以及间隙化金属化合物有正常价化合物、电子化合物以及间隙化合物等类型。合物等类型。 材料学基础 间隙相间隙相VC的晶体结构的晶体结构 间隙化合物间隙化合物Fe3C的晶体结构的晶体结构材料

13、学基础3.3 高分子材料的结构Structure of Polymer Materials 一、高分子材料的基本概念 1高分子化合物高分子化合物 高分子化合物是指由一种或多种简单低分子化合物聚合高分子化合物是指由一种或多种简单低分子化合物聚合而成的相对分子质量很大的化合物，所以又称为聚合物或而成的相对分子质量很大的化合物，所以又称为聚合物或高聚物。高分子化合物的相对分子质量一般在高聚物。高分子化合物的相对分子质量一般在104以上，甚以上，甚至达到几十万或几百万以上，它是由成千上万个原子以共至达到几十万或几百万以上，它是由成千上万个原子以共价键相连接的大分子化合物。通常把相对分子质量小于价键相连

14、接的大分子化合物。通常把相对分子质量小于5000的称为低分子化合物；而大于的称为低分子化合物；而大于5000的则称为高分子化的则称为高分子化合物。合物。材料学基础 2单体与链节单体与链节 单体单体 用于聚合形成大分子链的简单低分子化合物称为单体，用于聚合形成大分子链的简单低分子化合物称为单体，它是化合物独立存在的基本单元，它是化合物独立存在的基本单元， 链节链节 高分子化合物的相对分子质量很大，主要呈长链形，高分子化合物的相对分子质量很大，主要呈长链形，因此常称为大分子链或因此常称为大分子链或分子链。大分子链极长，是由许许。大分子链极长，是由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成的，组成大分子

15、链多多结构相同的基本单元重复连接构成的，组成大分子链的这种特定的重复结构单元称为链节。链节的结构和成分的这种特定的重复结构单元称为链节。链节的结构和成分代表了高分子化合物的结构和成分。代表了高分子化合物的结构和成分。 材料学基础 3高分子材料的分类及命名高分子材料的分类及命名 通常高分子材料采用习惯命名法，在原料单体名称前通常高分子材料采用习惯命名法，在原料单体名称前加加“聚聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯等。由两种单体缩聚而字，如聚乙烯、聚氯乙烯等。由两种单体缩聚而成的聚合物，如果结构比较复杂或不太明确，则往往在单成的聚合物，如果结构比较复杂或不太明确，则往往在单体名称后加上体名称后加上 “树脂树

16、脂”二字来命名，如由苯酚和甲醛合成二字来命名，如由苯酚和甲醛合成的聚合物叫做的聚合物叫做“酚醛树脂酚醛树脂”。 只用一种单体成分合成的聚合物称为只用一种单体成分合成的聚合物称为均聚物；使用两；使用两种或多种不同单体成分合成的聚合物称为种或多种不同单体成分合成的聚合物称为共聚物。 有时为了简化，往往采用英文缩写名称，如聚乙烯用有时为了简化，往往采用英文缩写名称，如聚乙烯用PF，聚氯乙烯用，聚氯乙烯用PVC等。等。 材料学基础 等等）人人工工合合成成（塑塑料料、尼尼龙龙天天然然（橡橡胶胶）按按来来源源分分类类（ 1 特特性性的的物物质质）纤纤维维（具具有有柔柔韧韧、纤纤细细质质）塑塑料料（具具有有

17、可可塑塑性性的的物物质质）橡橡胶胶（具具有有高高弹弹性性的的物物）按按用用途途分分类类（2 热热固固性性聚聚合合物物热热塑塑性性聚聚合合物物）按按热热性性能能分分类类（3 间间连连接接）体体型型分分子子结结构构（主主链链之之之之间间不不连连接接）支支链链型型分分子子结结构构（主主链链线线型型分分子子结结构构（直直链链）聚聚合合物物的的分分子子结结构构元元素素聚聚合合物物杂杂链链聚聚合合物物碳碳链链聚聚合合物物聚聚合合物物的的主主链链）按按结结构构分分类类（4材料学基础二、高分子材料的分子链结构 高分子材料的分子链结构是指组成高分子结构单元的高分子材料的分子链结构是指组成高分子结构单元的化学组成

18、、键接方式、空间构型，高分子链的几何形状及化学组成、键接方式、空间构型，高分子链的几何形状及构象等。构象等。 1分子链的化学组成分子链的化学组成 根据链节中主链化学组成的不同，高分子链主要有以根据链节中主链化学组成的不同，高分子链主要有以下几种类型。下几种类型。材料学基础 碳链高分子碳链高分子 高分子主链是由相同的碳原子以共价键连接而成。高分子主链是由相同的碳原子以共价键连接而成。 如：如：CCCC或或CCCC 杂链高分子杂链高分子 高分子主链是由两种或两种以上的原子构成的，即除高分子主链是由两种或两种以上的原子构成的，即除碳原子外，还含有氧、氮、硫、磷、氯、氟等原子。碳原子外，还含有氧、氮、

19、硫、磷、氯、氟等原子。 如：如：CCOCC、CCNCC 元素有机高分子元素有机高分子 高分子主链一般由无机元素硅、钛、铝、硼等原子和高分子主链一般由无机元素硅、钛、铝、硼等原子和有机元素氧原子等组成。如：有机元素氧原子等组成。如： OSiOSiO 材料学基础 2高分子链结构单元的键接方式和构型高分子链结构单元的键接方式和构型 大分子链形成后，由共价键固定的链内原子和原子团大分子链形成后，由共价键固定的链内原子和原子团的几何排列即固定不变。任何大分子链都是由链节按一定的几何排列即固定不变。任何大分子链都是由链节按一定的方式连接而成的。的方式连接而成的。 键接方式键接方式 结构单元在链中的连接方式

20、和顺序决定于单体及合成结构单元在链中的连接方式和顺序决定于单体及合成反应的性质。反应的性质。 空间构型空间构型 高分子中结构单元由化学键所固定的原子在空间的几高分子中结构单元由化学键所固定的原子在空间的几何排列称为分子链的何排列称为分子链的构型。即使分子链组成相同，但由于。即使分子链组成相同，但由于取代基的位置不同，也可有不同的立体构型。取代基的位置不同，也可有不同的立体构型。 材料学基础 3高分子链的几何形状高分子链的几何形状 在合成聚合物的过程中，可以发生各种各样的反应形在合成聚合物的过程中，可以发生各种各样的反应形式，所以高分子链也会呈现出各种不同的形态。一般说来，式，所以高分子链也会呈

21、现出各种不同的形态。一般说来，高分子链的几何形状有以下三种：高分子链的几何形状有以下三种： 线形高分子线形高分子 由许多链节组成的长链，通常是卷曲成线团状。由许多链节组成的长链，通常是卷曲成线团状。这类这类高聚物的特点是弹性、塑性好，硬度低，是热塑性高聚物。高聚物的特点是弹性、塑性好，硬度低，是热塑性高聚物。 材料学基础 支链型高分子支链型高分子 在主链上带有支链。这类高聚物的性能和加工都接近在主链上带有支链。这类高聚物的性能和加工都接近于线型高分子，也属于热塑性高聚物。于线型高分子，也属于热塑性高聚物。 体形（网状）高分子体形（网状）高分子 分子链之间有许多链节互相交联，呈三维网状结构。分子

22、链之间有许多链节互相交联，呈三维网状结构。这类高聚物的硬度高、脆性大、无弹性和塑性，是热固性这类高聚物的硬度高、脆性大、无弹性和塑性，是热固性高聚物。高聚物。 材料学基础 4高分子链的构象及柔顺性高分子链的构象及柔顺性 高分子链的构象高分子链的构象 由于单键内旋转所引起的原子在空间占据不同位置所构由于单键内旋转所引起的原子在空间占据不同位置所构成的分子链的各种形象，称为高分子链的构象。成的分子链的各种形象，称为高分子链的构象。 高分子链的柔顺性高分子链的柔顺性 由构象变化获得不同卷曲程度的特性，称为高分子链的由构象变化获得不同卷曲程度的特性，称为高分子链的柔顺性。高分子链的柔顺性与单键内旋转难

23、易程度有关。柔顺性。高分子链的柔顺性与单键内旋转难易程度有关。C1 109o28， C2 C3C4碳链碳链CC键的内旋转示意图键的内旋转示意图伸展链伸展链无规线团链无规线团链折叠链折叠链螺旋链螺旋链 单个大分子链的几种构象示意图单个大分子链的几种构象示意图材料学基础三、高分子材料的聚集态结构 组成物质的分子聚集在一起的状态称为物质的聚集态。组成物质的分子聚集在一起的状态称为物质的聚集态。高分子的聚集态结构是指高分子材料内部高分子链之间的高分子的聚集态结构是指高分子材料内部高分子链之间的几何排列和堆砌结构，也称为超分子结构，它是在高分子几何排列和堆砌结构，也称为超分子结构，它是在高分子材料加工成

24、型过程中形成的。显然，高分子的聚集态结构材料加工成型过程中形成的。显然，高分子的聚集态结构与高分子材料的性能有着直接关系。与高分子材料的性能有着直接关系。材料学基础3.4 无机非金属材料的结构Structure of Inorganic Nonmetallic Materials (Ceramics) 陶瓷材料一般由三部分组成：晶体相、玻璃相、气相陶瓷材料一般由三部分组成：晶体相、玻璃相、气相一、晶体相 晶体相是组成陶瓷的基本相，也称主晶相。它往往晶体相是组成陶瓷的基本相，也称主晶相。它往往决定着陶瓷的力学、物理、化学性能。决定着陶瓷的力学、物理、化学性能。材料学基础 1. 氧化物结构氧化物结

25、构 氧化物结构的特点是较大的氧离子紧密排列成晶体氧化物结构的特点是较大的氧离子紧密排列成晶体结构，较小的正离子填充在它们的空隙内。根据正离子结构，较小的正离子填充在它们的空隙内。根据正离子所占空隙的位置和数量的不同，形成各种不同结构的氧所占空隙的位置和数量的不同，形成各种不同结构的氧化物。化物。 结构类型结构类型晶体结构晶体结构 陶瓷中主要化合物陶瓷中主要化合物 AX型型面心立方面心立方碱土金属氧化物碱土金属氧化物MgO、BaO等，碱金属卤化物，等，碱金属卤化物，碱土金属硫化物碱土金属硫化物AX2型型面心立方面心立方CaF2(萤石萤石)、ThO2、VO2等等简单四方简单四方TiO2(金红石金红

26、石)、SiO2(高温方石英高温方石英)等等A2X3型型菱形晶体菱形晶体-Al2O3(刚玉刚玉)ABX3型型简单立方简单立方CaTiO3(钙钛矿钙钛矿)、BaTiO3等等菱形晶系菱形晶系FeTiO3(钛铁矿钛铁矿)、LiNbO3等等AB2X4型型面心立方面心立方MgAl2O4(尖晶石尖晶石)等等100多种多种材料学基础 2. 硅酸盐结构硅酸盐结构 硅酸盐材料在自然界中大量存在，约占已知矿物的硅酸盐材料在自然界中大量存在，约占已知矿物的三分之一。普通水泥是人们最熟悉的硅酸盐，它最明显三分之一。普通水泥是人们最熟悉的硅酸盐，它最明显的优势是能将岩石骨料结合成整块材料。的优势是能将岩石骨料结合成整块材

27、料。 硅酸盐四面体单元硅酸盐四面体单元 硅氧四面体单元按硅氧四面体单元按照不同的连接方式构建照不同的连接方式构建起来，就形成各种各样起来，就形成各种各样的硅酸盐材料。的硅酸盐材料。O2Si4+硅氧四面体结构硅氧四面体结构材料学基础硅氧四面体的各种连接方式硅氧四面体的各种连接方式材料学基础二、玻璃相 玻璃相是陶瓷高温烧结时各组成物和杂质产生一系列玻璃相是陶瓷高温烧结时各组成物和杂质产生一系列物理、化学反应后形成的一种非晶态物质。它的结构是由物理、化学反应后形成的一种非晶态物质。它的结构是由离子多面体（如硅氧四面体）构成短程有序排列的空间网离子多面体（如硅氧四面体）构成短程有序排列的空间网络。络。

28、 玻璃相在陶瓷组织中的作用是：粘结分散的晶体相，玻璃相在陶瓷组织中的作用是：粘结分散的晶体相，降低烧结温度，抑制晶粒长大和填充气孔使陶瓷致密等。降低烧结温度，抑制晶粒长大和填充气孔使陶瓷致密等。 玻璃相的熔点低、热稳定性差，使陶瓷在高温下容易玻璃相的熔点低、热稳定性差，使陶瓷在高温下容易产生蠕变，从而降低高温下的强度。产生蠕变，从而降低高温下的强度。材料学基础三、气相 气相是指陶瓷孔隙中的气体即气孔，是在陶瓷生产气相是指陶瓷孔隙中的气体即气孔，是在陶瓷生产过程中形成，并被保留下来的。陶瓷中的气孔有开放气过程中形成，并被保留下来的。陶瓷中的气孔有开放气孔和封闭气孔两种。孔和封闭气孔两种。 气孔对

29、陶瓷性能有显著影响。因此生产上要控制气气孔对陶瓷性能有显著影响。因此生产上要控制气孔数量、大小及分布。孔数量、大小及分布。 陶瓷材料的气孔量是衡量陶瓷材料质量的重要标志。陶瓷材料的气孔量是衡量陶瓷材料质量的重要标志。普通陶瓷的气孔率为普通陶瓷的气孔率为510，特种陶瓷在，特种陶瓷在5以下，以下，金属陶瓷要求在金属陶瓷要求在0.5以下。以下。材料学基础3.5 液晶态结构Structure of Liquid Crystal一、晶体和液体间的过渡态 液晶是晶体、液体和非晶态固体之间的一种过渡态。液晶是晶体、液体和非晶态固体之间的一种过渡态。液晶有液体的流动性，又具有晶体的某些各向异性。液晶有液体的

30、流动性，又具有晶体的某些各向异性。 FReinitzer在在1888年首先观察到液晶现象，他在测年首先观察到液晶现象，他在测定有机物熔点时，发现某些有机物熔化后，会经历一个不定有机物熔点时，发现某些有机物熔化后，会经历一个不透明的浑浊液态阶段，只有继续加热，才成为透明的各向透明的浑浊液态阶段，只有继续加热，才成为透明的各向同性液体。翌年，同性液体。翌年，O. Lehmann也观察到同样现象，并发也观察到同样现象，并发现浑浊状液体中间相具有和晶体相似的性质，故称为现浑浊状液体中间相具有和晶体相似的性质，故称为“液液晶晶”（Liquidcrystals）。）。 材料学基础二、液晶的分类 1按形成条

31、件分类按形成条件分类 （1）热致性液晶）热致性液晶 指材料通过升温至熔点或玻璃化温度（指材料通过升温至熔点或玻璃化温度（Tg）以上才进）以上才进入液晶状态的液晶。目前在技术中直接应用的液晶都是属于入液晶状态的液晶。目前在技术中直接应用的液晶都是属于热致性液晶。热致性液晶。 （2）溶致性液晶）溶致性液晶 是由符合一定结构要求的化合物与溶剂组成液晶体系，是由符合一定结构要求的化合物与溶剂组成液晶体系，由两种以上化合物组成。这类分子需要形成一定的溶液后，由两种以上化合物组成。这类分子需要形成一定的溶液后，方显现出液晶的性质，故又称溶变型液晶。方显现出液晶的性质，故又称溶变型液晶。材料学基础 2按结构

32、分类按结构分类 从液晶的结构和光学特征来看，可将液晶分为三类：从液晶的结构和光学特征来看，可将液晶分为三类： （1）向列相液晶（）向列相液晶（Nematic） 这类液晶的薄膜在偏光显微镜下观察时，呈现丝状这类液晶的薄膜在偏光显微镜下观察时，呈现丝状组织。其特点是杆状分子广泛的平行排列，沿纵向容易移组织。其特点是杆状分子广泛的平行排列，沿纵向容易移动。向列相液晶分子取向有序，位置则是随机的。动。向列相液晶分子取向有序，位置则是随机的。材料学基础 （2）胆甾相液晶（）胆甾相液晶（Cholesteric） 这类液晶实际上是向列相液晶的一种特例情况（一种这类液晶实际上是向列相液晶的一种特例情况（一种畸

33、变态），它由相互重叠的畸变态），它由相互重叠的“向列相向列相”平面堆积而成。这平面堆积而成。这是一种扭曲的结构，具有特殊的光学性质，如特别高的旋是一种扭曲的结构，具有特殊的光学性质，如特别高的旋光性，对圆偏振光有特殊的选择型反射。光性，对圆偏振光有特殊的选择型反射。 （3）近晶相液晶（）近晶相液晶（Smectic） 这类液晶在浓肥皂水溶液中，显现出特有的偏光显微这类液晶在浓肥皂水溶液中，显现出特有的偏光显微镜像（皂相）。这类液晶分子排列分层，且有同一方向排镜像（皂相）。这类液晶分子排列分层，且有同一方向排列的特征，比较接近晶体。近晶相液晶除了取向有序外，列的特征，比较接近晶体。近晶相液晶除了取向有序外，它们的分子重心组成层状结构，故又称层型液晶。它们的分子重心组成层状结构，故又称层型液晶。 材料学基础三、液晶分子排列结构 液晶分子主要有三种排列结构，即向列相、胆甾相、液晶分子主要有三种排列结构，即向列相、胆甾相、近晶相。近晶相。随着温度的升高，液晶会从有序程度高的状态，随着温度的升高，液晶会从有序程度高的状态，逐步变为无序的各向同性液相状态。逐步变为无序的各向同性液相状态。（a）向列相）向列相 （b）胆甾相）胆甾相 （c）近晶相）近晶相液晶分子的排列情况示意图液晶分子的排列情况示意图材料学基础四、聚合物液晶 要形成聚合物液晶的首要条件是聚合