《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 固体结构 2.5 共价晶体结构 2.6 聚合物的晶态结构 2.7 非晶态结构

2.5共价晶体结构共价晶体：点阵位置的微粒（原子）通过共价键结合而成的晶体。共价键有饱和性，有方向性，在共价晶体中，微粒（原子）的配位数由具有饱和性的键的数量决定。原子间的联结（键合），都必须采取一定的方向。配位数一般比金属晶体或离子晶体小。晶体中原子半径不受密堆积的制约

2.5 共价晶体结构 共价晶体：点阵位置的微粒（原子）通过共价键结 合而成的晶体。 共价键有饱和性，有方向性。 在共价晶体中，微粒（原子）的配位数由具有饱和 性的键的数量决定。原子间的联结（键合），都必 须采取一定的方向。 配位数一般比金属晶体或离子晶体小。 晶体中原子半径不受密堆积的制约

典型共价晶体：金刚石对于每个CC4四面体基团来说，中心碳原子以4个sp杂化轨道与4个邻近的碳原子成键，共形成4个α键和4个*键。来自中心碳原子的4个电子与来自每个近邻碳原子的1个电子（共8个电子）正好填满这4个轨道，对应的4个反键轨道是全空的。当CC基团形成金刚石结构时，则α和α*轨道分别形成了金刚石晶体的最高满带和最低空带，两个能带间隔着一个较宽的禁带（E。～7eV），故金刚石为极好的绝缘体

典型共价晶体：金刚石

金刚石晶体结构109°28在金刚石晶胞中占有的碳原子数：8X1/8-6×1/2+4-8晶体结构：复杂的面心立方结构，一个金刚石晶胞中有8个C原子

金刚石晶体结构 晶体结构：复杂的面心立方结构，一个金 刚石晶胞中有8个C原子

共价型晶体能带结构与物性的关系禁带宽度与键的强弱密切相关在金刚石型结构晶体中，原子基团中键的强度越弱，则其禁带越窄，越易使电子跨越禁带而跃迁，1金刚石硅晶体锗晶体锡晶体晶体种类键长/A1.5442.44972.35152.810禁带宽度/eV70.720.11.11

共价型晶体能带结构与物性的关系 禁带宽度与键的强弱密切相关。 在金刚石型结构晶体中，原子基团中键 的强度越弱，则其禁带越窄，越易使电 子跨越禁带而跃迁

混合型晶体包含有两种以上键型的晶体，称为混合键型晶体。典型例子是石墨晶体，同时含有共价键和范德华键石墨层0.43mmLi(a）右墨以AA层堆积和(b)LiC的层间有序模型锂以αα层间有序插入的结构(-) LiC.|LiCIO4-PC+EC|LiCoO2 (+)

混合型晶体 包含有两种以上键型的晶体，称为混合键型晶体。 典型例子是石墨晶体，同时含有共价键和范德华键。 6 4 2 (-) LiC LiClO -PC+EC LiCoO (+)

2.6聚合物的晶态结构聚合物聚集态结构：在分子间力作用下大分子相互敛聚在一起形成的组织结构。聚合物聚集态特点：(1)聚合物晶态包含一定量的非晶相(2)聚集态结构与分子链本身结构、外界条件有关。聚合物的结晶特征：结晶为分子结构、结晶速度慢结晶具有不完整性、晶内存在大量缺陷

2.6 聚合物的晶态结构 聚合物聚集态结构：在分子间力作用下大分子相互 敛聚在一起形成的组织结构。 聚合物聚集态特点： (1)聚合物晶态包含一定量的非晶相 (2)聚集态结构与分子链本身结构、外界条件有关。 聚合物的结晶特征：结晶为分子结构、结晶速度慢、 结晶具有不完整性、晶内存在大量缺陷

2.6.1聚合物的晶体型态聚合物晶体多种多样，分为：1、单晶2、球晶3、树枝状晶4、串晶5、伸直链晶

2.6.1 聚合物的晶体型态 聚合物晶体多种多样, 分为： 1、单晶 2、球晶 3、树枝状晶 4、串晶 5、伸直链晶

(1)单晶浓度0.01%的聚乙烯溶液缓慢冷却生成棱形片状的片晶横向尺寸几微米到几十微米，厚度10nm左右。单晶电子衍射图PE单晶

PE单晶 浓度0.01%的聚乙烯溶液缓慢冷却生成棱形片状的片晶。 横向尺寸几微米到几十微米，厚度10nm左右。 单晶电子衍射图 (1) 单晶

（2）球晶特征：外形呈圆球形，直径0.5～100微米数量级。形成条件：从浓溶液析出，或从熔体冷结晶时形成在偏光显微镜下可呈现黑十字消光图像和消光同心环现象

特征：外形呈圆球形，直径0.5～100微米数量级。 形成条件：从浓溶液析出，或从熔体冷结晶时形成。 在偏光显微镜下可呈现黑十字消光图像和消光同心 环现象。 （2）球晶

偏光显微镜观察球晶聚乙烯聚苯乙烯

偏光显微镜观察球晶 聚苯乙烯 聚乙烯