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液 晶 ——液态晶体
液 晶 ——液态晶体
晶态
液态
中间态
1888年Reinitzer，某些有机物熔化后，经历浑浊的液态，
再加热，透明液体
浑浊状液体的中间相具有和晶体相似的性质——液晶
液晶即有液体的流动性又有晶体的某些各向异性
液晶中分子往往具有一维或二维的长程有序
分子运动：整个分子的平动、转动、
分子内某些单键内旋转引起的构象(conformation)变化
熔化熵：
分子有序：平动有序、转动有序、构象有序
构象无序晶体：保留了大部分位置有序
和取向有序，只是构象无序
小分子——环状烷(CH2)24
高分子——聚乙烯、聚四氟乙烯
塑 晶：位置有序，取向无序
大多数塑晶由球状分子组成，转动势能 << 点阵能
在受外应力作用时，有相当的柔软性，容易发生“塑性变形”
液 晶：液晶材料熔化时，取向分子序被保留，有序的流体
塑晶由一些形状十分类似的球形分子组成，N2, CO, 环乙醇等
小分子液晶：液晶的分子一般为棒状或盘状
高分子液晶：常具有棒状或盘状单元的
介晶基团，显示出较大的链刚性，通常
具有刚性链和半刚性链的特性
中间相（meso phase）或
介晶（mesomorphic）
液晶的分类：
(1) 按形成条件分：
① 热致性(thermotropic)：材料通过升温至熔点或玻璃化温度(Tg)
以上才进入液晶态.
② 溶致性(lytropic)：由符合一定结构要求的化合物与溶液组成的
液晶体系，由两种以上化合物组成
最常见：水和“双亲”性分子
双亲性分子(amhiphilic)：分子结构中既含有亲水的极性基团
也含有不溶于水的非极性基团
目前在技术中直接应用的液晶都是属于热致性液晶
(热变型)
(溶变型)
肥皂水，洗衣粉溶液，表面活化剂溶液
生物膜
CH3O(C6H4)N2O(C6H4)OCH3
(2) 按结构分类：
① 近晶相液晶(smectic)
位置有序，取向有序
形式：棒状分子的有序排列
引起的层状结构——层型液晶
准晶的制备：
急冷甩带法：
锤淬法：熔融金属，汽锤敲击
任何用于制备亚稳定合金相的方法
(离子束混合，离子注入，气相沉积，急速加压，电子束)
长期时效(常规合金制备方法)
准晶的尺寸小，介稳定状态，性质测量困难，不系统，不统一
力学性能：
室温下硬而脆，大块准晶性能接近陶瓷
在高温下具有类似超塑性的极高塑性
高硬度、耐摩擦性能及不粘性
磁性能：
Al-Pd-Mn-B
电性能：
①电阻率异常高，结构越完整电阻率越高
②负的温度系数，随温度升高电阻率下降
③电阻率对材料成分和结构十分敏感，质量越差，电阻率越小
④对于二维的十次准晶，其周期方向的电阻率比准周期方向电阻
小1/4~1/20，显示很强的各项异性
准晶的物理性质：
准晶是一种新的物质形态，仅在特定的金属合金中形成
关于准晶的讨论
早期研究的准晶均为急冷所得的亚稳定相，而缓慢冷却得到的
Al-Li-Cu和Al-Fe-Cu等准晶则具有稳定相
Al-Mn准晶相，室温长时维持，350 oC数小时，400 oC几分钟
在晶体生长过程中，原始几个壳层的原子往往会形成二十面体
对称排列的短程有序集团——有序簇(cluster)
准晶态可以认为是由许多二十面体长程取向有序而无平移周期
性的微晶粒构成的互补亚稳定结构
二十面体密堆积
等径钢球的面心密积和六方密积的配位数均为12
由略小的球在正三角二十面体的中心，12个球坐落在定点上
才是配位数为12的最密堆积
只有四面体空隙，无八面体空隙
四面体非正四面体，二十面体中心只能放置较小的球
所以二十面体结构非常适合合金相，因为多种金属的原子往往不等
V, Cr, Mn, Co, Ni, Fe 的原子半径比Al的原子半径小5％～10％
二十面体有120个对称元素，立方晶体48个对称元素
空间占有率
对称性
二十面体是稳定的原子组态
在凝固过程中，易于形成二十面体结构
急冷凝固——二十面体集团无序分布——短程有序（非晶）
冷却速度稍慢——二十面体集团呈准周期分布——准周期平移序
在二十面体结构单元构筑周期平移的晶体时，二十面体结构单元
一定要略微畸变，才能满足点阵的平移对称性

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