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多晶和单晶有什么区别

(2016-07-29 15:32:47)
分类: chemistry
从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
简单的说:
多晶指的是多种晶形共存,单晶指只有一种晶形。
单晶体- 晶体内部的晶格方位完全一致. 多晶体—许多晶粒组成

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多晶指的是多种晶形共存,单晶指只有一种晶形。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
例如:由于氧化铁的相间转化比较容易,但又不完全,所以大部分氧化铁都是多种晶形共存的,如四氧化三铁,α-Fe2O3,γ-Fe2O3等。此为多晶铁,单晶铁则是纯净物,如只有α-Fe2O3。
从显微学上来看单晶,多晶。单晶与多晶,一个晶粒就是单晶,多个晶粒就是多晶,没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点;多晶的话,取向不同会表现几套斑点,标定的时候,一套一套来,当然有可能有的斑点重合,通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小,可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环,这个环均匀连续,与多晶衍射环有区别。如果用XRD得到晶面衍射的统计数据,对同一物质的多晶和单晶的衍射信息就衍射峰而言是一致的。

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“多晶指的是多种晶形共存,单晶指只有一种晶形”。这种简单说法不太严格。晶形指的是晶体结构。
通俗地说应改是:“一个材料如果内部有许多晶粒,则为多晶材料;若仅为一个晶粒组成,则为单晶。”
同一种晶形照样可以形成多晶体

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请自己好好看一下北大周公度先生的"晶体手册",你就知道什么是单晶了,一般而言,单晶就是晶胞按照一定的对称性,堆积形成的一定几何形状的晶体.多晶则不具有一定的对称性.几何形状无特定规律.

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单晶还是多晶的讨论必须限定在一种物相中.
所谓单晶就是一个完整晶体内,晶格的高度有序排列.
多晶则是指在一个"晶体"内,长程的无序

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单晶是单层片晶'分子链三维有序排列,链趋向与单晶表面垂直
多晶是相互重叠的多层晶体,包括:球晶、树枝晶、孪晶、伸直链片晶、纤维状晶和串晶。

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我补充一下,形成单晶结构的方式有几种,Ostwald ripening是最经典的一种,就是一楼所说的“从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶”。同时最近几年,Banfiled又提出了一种新的晶体生长机制也能形成单晶结构,oriented attachment, 多个取向不一致的单晶纳米颗,通过粒子的旋转,使得晶格取向一致,向后通过定向附着生长(oreinted attachment)使这些小单晶生长成为一个大单晶,当然定向附着的过程出难免会出现一些位错和缺陷,这种生长机理形成的单晶的特点同Ostwald ripening不同,OR形成的单晶大多是规则的,给材料本身晶体结构相关,而OA形成的单晶结构在形貌上则没有限制,任何形状和结构的单晶材料都能通过此机理形成。还有,Alivisatos最近报道的Kirkendall Effect 也能形成单晶结构,在其论文中报道了通过这种机理形成的直径只有几十个纳米的单晶空心球,这种结构以传统的Ostwald ripening来看貌似是不可实现的,但通过别的生长机理就能成为现实。所以,呵呵,我们也要与时俱进呀。
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说的对. 的确是最近几年的新发展
不过,对于orientation attachment,感觉至今还没有人给出,对晶粒间的取向旋转\调整\连接成单晶直接观察的结果!
已有的报道都是从这一过程中抽取几个中间状态,看电镜分析.一方面不直接,谁知道其他方面的条件有没有影响.二大家都知道电镜结果仅代表个别,是选取的,谁知道是不是这样!
大家认为,如果能做成这件事怎么样?(直接看OA中的旋转\调整\连接成单晶的过程)
个人觉得的确是个科学问题,欢迎大家讨论!
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呵呵,这个事情我曾经也想做过,但困难的是这是一个动态过程,而观察晶格的设备只有用高分辩透射电镜,但是用TEM要观察这种动态的晶粒旋转/调整/连接谈何容易呀。首先,样品已经离开了反应体系,这种动态的过程不可能发生了。我们到是观察到几种两个晶粒没有调整到晶格完全一致,但已经开始对接的过程。
我相信随着电镜和实验技术的发展,这种动态的过程早晚会被观察到的。

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