求真百科歡迎當事人提供第一手真實資料,洗刷冤屈,終結網路霸凌。

單晶檢視原始碼討論檢視歷史

事實揭露 揭密真相
前往: 導覽搜尋
  單晶

所謂單晶(monocrystal, monocrystalline, single crystal),即結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列,或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成,整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。單晶整個晶格是連續的,具有重要的工業應用。由於熵效應導致了固體微觀結構的不理想,例如雜質,不均勻應變和晶體缺陷,有一定大小的理想單晶在自然界中是極為罕見的,而且也很難在實驗室中生產。另一方面,在自然界中,不理想的單晶可以非常巨大,例如已知一些礦物,如綠寶石,石膏,長石形成的晶體可達數米。

簡介

晶粒是另外一個概念,首先提出這個概念的是凝固理論。從液態轉變為固態的過程首先要成核,然後生長,這個過程叫晶粒的成核長大。晶粒內分子、原子都是有規則地排列的,所以一個晶粒就是單晶。多個晶粒,每個晶粒的大小和形狀不同,而且取向也是凌亂的,沒有明顯的外形,也不表現各向異性,是多晶。英文晶粒用Grain表示,注意與Particle是有區別的。有了晶粒,那麼晶粒大小(晶粒度),均勻程度,各個晶粒的取向關係都是很重要的組織(組織簡單說就是指固體微觀形貌特徵)參數。對於大多數的金屬材料,晶粒越細,材料性能(力學性能)越好,好比麵團,顆粒粗的麵團肯定不好成型,容易斷裂。所以很多冶金學家材料科學家一直在開發晶粒細化技術。科學總是喜歡極端,看得越遠的鏡子叫望遠鏡;看得越細的鏡子叫顯微鏡。晶粒度也是這樣的,很小的晶粒度我們喜歡,很大的我們也喜歡。最初,顯微鏡倍數還不是很高的時候,能看到微米級的時候,覺得晶粒小的微米數量是非常小的了,而且這個時候材料的力學性能特別好。人們習慣把這種小尺度晶粒叫微晶。然而科學總是發展的,有一天人們發現如果晶粒度再小呢,材料性能變得不可思議了,什麼量子效應,隧道效應,超延展性等等很多小尺寸效應都出來了,這就是現在很熱的,熱得不得了的納米,晶粒度在1nm-100nm之間的晶粒我們叫納米晶。

評價

准晶體的發現,是20世紀80年代晶體學研究中的一次突破。這是我們做電鏡的人的功勞。1984年底,D.Shechtman等人宣布,他們在急冷凝固的Al Mn合金中發現了具有五重旋轉對稱但並無平移周期性的合金相,在晶體學及相關的學術界引起了很大的震動。不久,這種無平移同期性但有位置序的晶體就被稱為準晶體。後來,郭先生一看,哇,我們這裡有很多這種東西啊,抓緊分析,馬上寫文章,那段金屬固體原子像的APL,PRL多的不得了,基本上是這方面的內容。准晶因此也被D.Shechtman稱為「中國像」英文叫twinning,孿晶其實是金屬塑性變形里的一個重要概念。孿生與滑移是兩種基本的形變機制。從微觀上看,晶體原子排列沿某一特定面鏡像對稱。那個面叫孿晶面。很多教科書有介紹。一般面心立方結構的金屬材料,滑移系多,易發生滑移,但是特定條件下也有孿生。加上面心立方結構層錯能高,不容易出現孿晶,曾經一段能夠在面心立方里發現孿晶也可以發很好的文章。前兩年,馬恩就因為在鋁裡面發現了孿晶,在科學雜誌上發了篇論文。盧柯去年也因為在納米銅里做出了很多孿晶,既提高了銅的強度,又保持了銅良好導電性(通常這是一對矛盾),也在科學雜誌上發了篇論文。[1]

參考文獻

  1. 單晶搜狗