
【计】 material structure
材料结构(Material Structure)在材料科学与工程领域中指物质内部原子、分子或微观组织的排列方式及其相互作用关系。根据《材料科学导论》(Callister & Rethwisch, 2018),该概念包含三个核心维度:
晶体结构
晶体材料中原子的周期性排列方式,常见类型包括体心立方(BCC)、面心立方(FCC)和密排六方(HCP)。例如钢铁中的α-Fe属于BCC结构(来源:Cambridge Dictionary materials science词条)。
微观组织特征
通过显微镜观察到的晶粒尺寸、相分布及缺陷形态,如铝合金中的等轴晶与枝晶结构差异直接影响材料力学性能(来源:《材料表征技术》第3版)。
多层级架构
现代复合材料体现纳米-微米-宏观的多尺度结构设计,碳纤维增强聚合物(CFRP)的界面结合强度是其核心性能指标(来源:Nature Materials期刊2023年综述)。
该术语对应的英文表述"material structure"在ASM材料学术语手册中被定义为:"The arrangement of components in a material system that determines its characteristic properties"。不同学科对材料结构的关注维度存在差异:冶金学侧重晶体缺陷分析,高分子学科研究分子链构象,半导体领域则聚焦能带结构设计(来源:IUPAC化学术语数据库)。
材料结构是指组成材料的原子、离子或分子之间的结合方式、排列形式及其相互作用关系,它决定了材料的物理、化学和力学性质。以下是其核心要点:
宏观结构
肉眼或放大镜可见(>10⁻³m),如材料的孔隙、纤维或层状特征。例如,钢铁为致密结构,加气混凝土为多孔结构,木材则呈现纤维结构。
细观结构(亚微观结构)
需借助光学/电子显微镜观察(10⁻³–10⁻⁶m),如金属中的铁素体、珠光体,或岩石的矿物晶体与非晶体组织。
微观结构
原子/分子尺度(10⁻⁶–10⁻¹⁰m),包括原子排列方式(如晶体、非晶体)及结合键类型。
化学键(主价键)
物理键(次价键)
材料的结构要素包括相、组织、缺陷等(如晶界、位错),其排列组合直接影响性能。例如:
如需进一步了解具体材料(如金属、陶瓷)的结构特性,可参考材料科学教材或专业文献。
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