
【化】 amorphous material
非晶态(amorphous state)是材料科學中的重要概念,指物質内部原子或分子呈現長程無序、短程有序的固态結構形态。與晶态物質不同,非晶态材料缺乏周期性排列的晶格結構,其原子分布類似于液态的凍結狀态。這種現象最早由美國物理學家Warren通過X射線衍射實驗證實,玻璃即為典型的非晶态材料。
在工程應用中,非晶态合金(又稱金屬玻璃)因高強度、耐腐蝕和優異磁性能被用于變壓器鐵芯制造,可降低能耗達60%。美國國家标準與技術研究院(NIST)的研究表明,某些非晶态材料在納米尺度仍保持穩定無序結構,這為開發新型存儲器件提供了理論基礎。
該術語對應的英文表述包含多重維度:
牛津材料科學詞典特别指出,非晶态材料的熵值高于對應晶态物質,這種熱力學亞穩定性是其特殊性能的根源。當前研究熱點集中在非晶态高分子材料和塊體金屬玻璃兩大領域,相關成果已發表于《自然·材料》等權威期刊。
非晶态(又稱玻璃态或無定形态)是固态物質的一種特殊狀态,其核心特征在于原子或分子排列的長程無序和短程有序。以下從結構、性質、形成等方面綜合說明:
非晶态物質内部原子排列缺乏周期性規律,僅在短距離(約0.5-1納米)内呈現一定有序性(短程有序),而長距離下無序性顯著。這種結構與液态類似,因此非晶态常被稱為“過冷液體”。
通常通過極速冷卻抑制原子有序排列,如金屬合金需冷卻速率達10⁶~10¹³ K/s。其他方法包括氣相沉積、離子轟擊、電化學沉積等。純金屬因結晶傾向強,較難形成非晶态,而合金更易實現。
非晶态材料因高硬度、耐腐蝕等特性,廣泛用于光學器件、磁性材料(如非晶合金變壓器)及高分子材料(如塑料)。
提示:如需更詳細制備工藝或具體材料案例,可參考來源。
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