
球晶(spherulite)是材料科学中常见的多晶结构形态,其英文对应术语为"spherulite",指由中心向外辐射生长的晶体聚集体,常见于高分子聚合物、金属合金及矿物中。根据《材料科学导论》的定义,球晶是由纤维状或片状晶粒以特定角度排列形成的球形对称结构,直径通常在0.1-100微米范围。
在微观结构层面,国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)指出典型球晶包含三个特征区域:核心区由无序排列的晶核构成;中间层为沿径向延伸的片晶束;外层则呈现周期性生长的环带结构。这种分级构造使其在偏振光显微镜下呈现独特的"马耳他十字"消光图案。
麻省理工学院材料系研究显示,球晶的形成遵循"成核-生长"机制。当熔融态聚合物冷却至玻璃化转变温度以下时,分子链段通过折叠形成片晶,这些片晶以晶核为中心呈三维放射状生长,最终形成球状多晶聚集体。结晶度、冷却速率和分子量分布是影响球晶尺寸的关键参数。
工业应用方面,《高分子物理与化学》期刊记载,球晶结构直接影响材料力学性能。高密度小尺寸球晶可提升聚乙烯的拉伸强度,而大尺寸球晶则增强聚丙烯的透光性。美国化学学会(ACS)研究证实,通过添加成核剂控制球晶形态,已成为改善工程塑料热变形温度的主流技术。
球晶是聚合物结晶的一种常见形态,具有以下特征:
球晶是聚合物从熔体或浓溶液中结晶时形成的多晶聚集体。其形成需要满足无应力、无流动的条件,通常以单个晶核为中心,沿径向对称生长,最终形成球形或类球形结构。
球晶的层状结构赋予聚合物更高的密度、硬度和机械强度。其有序排列还使其在光学器件、发光材料(如圆偏振蓝色发光体)等领域具有潜力。
常用偏光显微镜观察球晶形态,尤其适用于微米级以上尺寸的样品。
如需进一步了解球晶的具体制备方法或实验观察细节,可参考来源网页(如、7)。
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