以有机高分子为基础的非晶态固体的结构
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§8-9非晶态固体的结构和应用
*一、非晶态固体的微观结构
如前所述,非晶态固体的熔化过程是随着温度的不断上升,非晶态固体逐渐由硬变软,直至全部熔化的过程,也就是其黏度逐渐变小,直至达到一般液体所具有的值的过程。根据这一点,人们常把非晶态固体看作是一种“过冷液体”。 非晶态固体与晶态固体相比,结构上的最本质的差别是不存在长程有序性。组成晶体的粒子在宏观尺度上规则排列的周期性,就称为长程有序性。前面我们曾说,平移周期是晶体结构的空间周期性的反映,因而也就是晶体结构中长程有序性的反映。非晶态固体没有长程有序性, 也就不可能存在平移周期。 尽管在非晶态固体中不存在长程有序性,但是原子位置的空间分布并不是无规则的,而是存在一种局域关联性,这种局域关联性反映了相邻原子之间,在短距离内受到物理的和化学的成键相互作用的约束。所以原子局域关联性的存在决定了在非晶态固体中存在着极为明显的短程有序性。所谓短程有序性,就是在原子周围小区域内原子排列的规则性,一般是用在任一特定原子的最近邻的原子数(即配位数)来表示。 根据非晶态固体的不同类型,非晶态固体的结构可以用三种不同的模型来描述,它们分别是无规密堆积模型、连续无规网络模型和无规线团模型。 1. 无规密堆积模型
2. 连续无规网络模型 这种模型适用于描述以共价键结合的非晶态固体。图8-26表示了这种模型在二维空间的示意图。图(a)是元素非晶态固体的连续无规网络模型,右上角是相应的晶体结构;图(b)是as2s3和as2se3非晶态固体的连续无规网络模型,右上角是相应的晶体结构。由图可见, 连续无规网络结构具有以下特点:配位数一定,键长(即原子与其最近邻之间的距离)近似相等,并且
3. 无规线团模型
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