Đang tải... (xem toàn văn)
Liên kết cấp độ nguyên tử Liên kết sơ cấp Liên kết thứ cấp Năng lượng liên kết Cấu trúc tinh thể vật liệu rắn Đại cương về tinh thể học Cấu trúc tinh thể kim loại Cấu trúc tinh thể ceramic Cấu trúc tinh thể polymer Sai lệch mạng tinh thể Thành phần của một nguyên tử: Hạt nhân ở trung tâm Điện tử di chuyển xung quanh hạt nhân và phân bố trên các orbital Hạt nhân: Proton: mang điện tích dương Nơ tron: Không mang điện tích như có cùng khối lượng với proton Điện tử:
CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU RẮN Phương pháp học Chọn loại vật liệu sau • Silicate • • • • SiO2 Al2O3 TiO2 Fe3O4 • Polymer • PET • PVC • Mica • Kim loại • • • • • Fe Al Cu Ag Zn • Bán dẫn • Si • GaAs Giới thiệu chung Cấu trúc tinh thể Quá trình khuếch tán vật liệu Tính chất vật liệu Tổng hợp, gia công vật liệu Phân tích, đánh giá vật liệu trả lời câu hỏi sau chương Tổng hợp lại thành Bài tập lớn NỘI DUNG • Liên kết cấp độ nguyên tử • Liên kết sơ cấp • Liên kết thứ cấp • Năng lượng liên kết • Cấu trúc tinh thể vật liệu rắn • Đại cương tinh thể học • Cấu trúc tinh thể kim loại • Cấu trúc tinh thể ceramic • Cấu trúc tinh thể polymer • Sai lệch mạng tinh thể Mục tiêu chương • Hiểu cách thức vật liệu hình thành từ ngun tử • Nắm liên kết nguyên tử • Biết cấu trúc tinh thể loại vật liệu • Biết sai hỏng xảy vật liệu rắn • Vận dụng kiến thức giải thích loại vật liệu bạn Đại cương cấu tạo vật liệu Liên kết nguyên tử Các cấu trúc tinh thể vật liệu Nghiên cứu sai hỏng vật liệu Cấu trúc định tính chất Vận dụng Đi sâu vào vật liệu Đi sâu vào vật liệu Trong nguyên tử liên kết hạt nhân điện tử Giữa nguyên tử liên kết cộng hóa trị, ionic kim loại, Các nguyên tử liên kết thành mạng tinh thể Cấu trúc nguyên tử • • • Thành phần nguyên tử: • Hạt nhân trung tâm • Điện tử di chuyển xung quanh hạt nhân phân bố orbital Hạt nhân: • Proton: mang điện tích dương • Nơ tron: Khơng mang điện tích có khối lượng với proton Điện tử: • Mang điên tích âm • Nhẹ nhiều so với hạt nhân Các mức lượng • Điện tử (electron) có mức lượng rời rạc, phân bố mức lượng thấp trừ bị kích thích ánh sáng, nhiệt độ điện thế, 4d 4p N-shell n = 3d 4s Energy 3p 3s M-shell n = 2p 2s L-shell n = 1s K-shell n = Liên kết nguyên tử • Lực liên kết ngun tử mơ tả dựa vào tương tác hai nguyên tử đưa lại gần • Lực liên kết tổng hợp lực hút lực đẩy hàm khoảng cách chúng Phân loại liên kết Liên kết sơ cấp: có góp mặt điện tử, hốn chuyển góp chung Liên kết cộng hóa trị Liên kết ion Liên kết kim loại Liên kết thứ cấp: vai trò điện tử khơng cịn quan trọng Cịn gọi liên kết vật lý Liên kết Van der Waals Liên kết lưỡng cực dao động Liên kết lưỡng cực phân tử phân cực Liên kết lưỡng cực không đổi ey words: covalent bonding; ionic bonding; metallic bonding; 10 Sai lệch mạng tinh thể • Sai lệch điểm: sai lệch nhỏ theo chiều khơng gian, bao gồm: • Nút trống • Ngun tử xen kẽ • Nguyên tử tạp chất thay • Để đảm bảo tồn cấu trúc tổng thể phải trung hòa điện tích 71 Sai lệch mạng tinh thể • Khi cation xâm nhập mạng lưới tinh thể: Xuất lỗ trống cation Tương tự anion xâm nhập 72 Sai lệch mạng tinh thể Số lượng lỗ trống NV=NSexp(-QV/kBT) Ns: số lượng nút mạng (ngtử/m3) Qv: lượng cần thiết để tạo lỗ trống (J/mol, eV/mol) kB : số Boltzmann = 1.38x10-23 J/ngtử.K 8.62 x10-5 eV/ngtử.K 73 Sai lệch mạng tinh thể • Sai lệch đường: sai lệch nhỏ theo hai chiều lớn theo chiều thứ • Lệch biên • Lệch xoắn • Lệch hỗn hợp 74 Sai lệch mạng tinh thể • Sai lệch mặt: sai lệch lớn theo hai chiều nhỏ theo chiều thứ • • • • Biên giới hạt Biên giới siêu hạt Sai lệch xếp Mặt đối tinh 75 Sai lệch mạng tinh thể • Sai lệch khối: sai lệch lớn theo ba chiều Thường sinh nấu, đúc hợp kim rỗ co, tập trung tạp chất hay xỉ tạp chất 76 Đơn tinh thể đa tinh thể • Đa tinh thể: nhiều tinh thể nhỏ gọi hạt tinh thể, có cấu trúc mạng với định hướng khác mang tính ngẫu nhiên, liên kết biên giới hạt • Thực tế phần lớn vật rắn tinh thể sử dụng dạng đa tinh thể 77 Pin mặt trời 78 Pin mặt trời 79 Sáng tạo Vật liệu Stupid or Genius 80 Cấu trúc tinh thể vật liệu ceramic • Tứ diện [SiO4]4- đơn vị sở xây dựng nên tồn khơng gian cấu trúc hợp chất silicát • Có thể tạo cấu trúc mạch, vịng, chuỗi, băng, lớp, khung • Bát diện [AlO6]9- 81 Cấu trúc tinh thể vật liệu ceramic • Tứ diện [SiO4]4- đơn vị sở xây dựng nên toàn không gian cấu trúc hợp chất silicát • Có thể tạo cấu trúc mạch, vịng, chuỗi, băng, lớp, khung 82 Cấu trúc tinh thể vật liệu polymer Phân loại: - Thẳng (a) - Nhánh (b) - Lưới (c) - Không gian (d) Các polymer tồn trạng thái vơ định hình tinh thể 83 Cấu trúc tinh thể vật liệu polymer Tinh thể polymer 84 Any question? Thank you for your attention! 85 ... lượng liên kết • Cấu trúc tinh thể vật liệu rắn • Đại cương tinh thể học • Cấu trúc tinh thể kim loại • Cấu trúc tinh thể ceramic • Cấu trúc tinh thể polymer • Sai lệch mạng tinh thể Mục tiêu chương... phân tử 17 Liên kết sơ cấp 18 Cấu trúc tinh thể Vật liệu tinh thể Vật liệu phân loại dựa tuần hoàn nguyên tử ion cấu thành nên vật liệu Vật liệu tinh thể loại vật liệu mà nguyên tử xếp đặn, lặp... cấu trúc vật liệu silicat 45 1.2.2 CẤU TRÚC VẬT LIỆU VÔ CƠ THƯỜNG GẶP Các dạng cấu trúc khác: cấu trúc ABX3 CaTiO3 BaTiO3 46 1.2.2 CẤU TRÚC VẬT LIỆU VÔ CƠ THƯỜNG GẶP Các dạng cấu trúc khác: cấu