【知識要點】23廣工《835材料科學基礎》考研知識：固體結...

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授課研究生

22 級擬錄取 D 學姐：初試成績：360+，專業課：125+，初試排名：前十。本科期間連續三年獲得優秀學生獎學金。對于 835 材料科學基礎，有著扎實的基礎，對專業知識理解透徹，并且總結了一些做題技巧。

固體結構

物質通常有三種聚集狀態：氣態、液態和固態。而按照原子（或分子）排列的特征又可將固態物質分為兩大類：晶體和非晶體。晶體中的原子在空間呈有規則的周期性重復排列；而非晶體的原子則是無規則排列的。一種物質是否以晶體或以非晶體形式出現，還須視外部環境條件和加工制備方法而定，晶態與非晶態往往是可以互相轉化的。

晶體結構的基本特征是，原子（或分子、離子）在三維空間呈周期性重復排列，即存在長程有序。因此，它與非晶體物質在性能上區別主要有兩點：晶體熔化時具有固定的熔點，而非晶體卻無固定熔點，存在一個軟化溫度范圍；晶體具有各向異性，而非晶體卻為各向同性。

空間點陣和晶胞

1.為了便于分析研究晶體中質點的排列規律性，可先將實際晶體結構看成完整無缺的理想晶體，并將其中的每個質點抽象為規則排列于空間的幾何點，稱之為陣點。

2.陣點在空間呈周期性規則排列，并具有完全相同的周圍環境，這種由它們在三維空間規則排列的陣列稱為空間點陣，簡稱點陣。

3.為說明點陣排列的規律和特點，可在點陣中取出一個具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點陣的組成單元，稱為晶胞。將晶胞作三維的重復堆砌就構成了空間點陣。

4.為了最能反映點陣的對稱性，選取晶胞的原則為：

（1）選取的平行六面體應反映出點陣的最高對稱性。

（2）平行六面體內的棱和角相等的數目應最多。

（3）當平行六面體的棱邊夾角存在直角時，直角數目應最多。

（4）在滿足上述條件的情況下，晶胞應具有最小的體積。

5.為了描述晶胞的形狀和大小，常采用平行六面體的三條棱邊的邊長 a，b，c（稱為點陣常數）及棱間夾角α、β、γ6 個點陣參數來表達，如圖 2.3 所示。事實上，采用 3 個點陣矢量 a，b，c 來描述晶胞將更為方便。這 3 個矢量不僅確定了晶胞的形狀和大小，并且完全確定了此空間點陣。

6.根據 6 個點陣參數間的相互關系，可將全部空間點陣歸屬于7種類型，即7個晶系。

7.按照“每個陣點的周圍環境相同”的要求，布拉維（Bravais A.）用數學方法推導出能夠反映空間點陣全部特征的單位平面六面體只有 14 種，這 14 種空間點陣也稱布拉維點陣。

8.必須注意，晶體結構與空間點陣是有區別的。空間點陣是晶體中質點排列的幾何學抽象，用以描述和分析晶體結構的周期性和對稱性，由于各陣點的周圍環境相同，故它只能 14 種類型；而晶體結構則是指晶體中實際質點（原子、離子或分子）的具體排列情況，它們能組成各種類型的排列，因此，實際存在的晶體結構是無限的。

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