/OND 第二章材料结构的基础知识 2.1概述 22原子结构 2.3元素周期表及其特性 24原子结合键 2.5结合能与材料性能 26原子排列方式 27晶体的显微组织 2020年9月 复旦大学材料科学系
2 第二章 材料结构的基础知识 2.1 概述 2.2 原子结构 2.3 元素周期表及其特性 2.4 原子结合键 2.5 结合能与材料性能 2.6 原子排列方式 2.7 晶体的显微组织 2020年9月 复旦大学材料科学系 月
/OND 21概述「 ●新材料从设计、研发到应用,研究步骤大致如下: 成分(组成)一制备一结构一性能一应用 ●也可以以用途为目的,依据材料的力学、物理、化 学等性能,选择材料化学成分,设计相应的微结构和制 备工艺,而材料的微结构是与化学成分与制备工艺密切 相关。 例如,单质碳元素(C)材料的化学成分是相同的, 但因制备工艺不同,可以获得四种不同微结构的同素异 构体材料:C。o(零维)、纳米碳管(一维)、石墨 烯(单层)或层状石墨(二维)、金刚石(三维),其 性能与用途则有很大的不同
3 ● 新材料从设计、研发到应用，研究步骤大致如下： 成分(组成)－制备－结构－性能－应用 ● 也可以以用途为目的，依据材料的力学、物理、化 学等性能，选择材料化学成分，设计相应的微结构和制 备工艺，而材料的微结构是与化学成分与制备工艺密切 相关。 例如，单质碳元素（C）材料的化学成分是相同的， 但因制备工艺不同，可以获得四种不同微结构的同素异 构体材料： C60 （零维） 、纳米碳管（一维）、 石墨 烯（单层）或层状石墨（二维）、金刚石（三维），其 性能与用途则有很大的不同。 2.1 概述
/OND 就聚合物材料而言,通用塑料聚乙烯(PE)和超高 分子量聚乙烯( UHMWPE)的化学成分完全相同,但 因分子量、结晶度、取向度等微结构的不同,其强度差 异很大,这也是由制备工艺引起的。 因此,成分相同的材料,由于制备工艺不同,形成 不同的微结构,材料性能差别很大。这个微结构通常是 指以下四个微结构: (1)原子结构 (2)原子键合 (3)原子排列 (4)显微组织
4 就聚合物材料而言，通用塑料聚乙烯(PE) 和超高 分子量聚乙烯（UHMWPE）的化学成分完全相同，但 因分子量、结晶度、取向度等微结构的不同，其强度差 异很大, 这也是由制备工艺引起的。 因此，成分相同的材料，由于制备工艺不同，形成 不同的微结构，材料性能差别很大。这个微结构通常是 指以下四个微结构: （1）原子结构 （2）原子键合 （3）原子排列 （4）显微组织
/OND 22原子结构 1.原子结构发现简史 400BC希腊 Democritus认为物质是由看不见的原子粒子所组成; 1808年英国J. Dalton提出原子学说认为元素是由相同原子组成的 1897年英国J.J. Thomson发现电子,提出原子结构的布丁模型; 1905年德国A. Einstein提出微观粒子的光量子概念; 1909年美国R. Millikan测量电子的负电荷量,证明电子是粒子; 1911年新西兰E. Rutherford发现原子核,提出原子结构新模型; 1913年丹麦N.Bohr发现原子的多层电子壳层,即原子是由原子 核和绕核旋转的电子所组成,提出合理的原子结构模型; 1913年英国H. Moseley分析元素的X射线标识谱,建立原子序数; 1923年法国 L de broglie提出微观粒子具有波粒二象性的物质波; 1925年德国W. Heisenberg提出微观粒子运动的测不准理论; 1925年奥地利W. Pauli提出电子轨道排布的不相容理论; 1926年奥地利E. Schrodinger建立微观粒子运动的波动力学方程; 1932年英国 J. Chadwick用a粒子轰击Be原子核,发现了中子
5 400BC 希腊 Democritus认为物质是由看不见的原子粒子所组成； 1808年 英国J. Dalton 提出原子学说,认为元素是由相同原子组成的； 1897年 英国 J. J. Thomson 发现电子，提出原子结构的布丁模型； 1905年 德国A. Einstein 提出微观粒子的光量子概念； 1909年 美国 R. Millikan 测量电子的负电荷量, 证明电子是粒子； 1911年 新西兰 E. Rutherford发现原子核，提出原子结构新模型； 1913年 丹麦 N. Bohr 发现原子的多层电子壳层，即原子是由原子 核和绕核旋转的电子所组成，提出合理的原子结构模型； 1913年 英国H. Moselev 分析元素的X射线标识谱，建立原子序数； 1923年 法国L. de Broglie提出微观粒子具有波粒二象性的物质波； 1925年 德国 W. Heisenberg 提出微观粒子运动的测不准理论； 1925年 奥地利 W. Pauli 提出电子轨道排布的不相容理论； 1926年 奥地利 E. Schrodinger 建立微观粒子运动的波动力学方程； 1932年 英国 J. Chadwick 用α粒子轰击Be原子核，发现了中子。 2.2 原子结构 1.原子结构发现简史
/OND 2.原子的电子结构 物质由元素组成,元素由原子组成。原子的电子 结构模型见图2-1。 卓(核 (a)原子结构 图2-1Na原子的电子结构模型
物质由元素组成，元素由原子组成。原子的电子 结构模型见图2-1。 图2-1 Na原子的电子结构模型 2. 原子的电子结构