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1、1.材料的結(jié)構(gòu)層次有哪些,分別在什么尺度,用什么儀器進行分析?現(xiàn)在人們通過大量的科學(xué)研究和工程實踐已經(jīng)充分認識到物質(zhì)結(jié)構(gòu)的尺度和層次是有決定性意義的。在不同的尺度下主要的或者說起決定性的問題現(xiàn)象和機理都有很大的差異因此需要我們用不同的思路和方法去研究解決這些問題。更值得注意的是空間尺度與時間尺度還緊密相關(guān)不同空間尺度下事件發(fā)生及進行的時間尺度也很不相同。一般地講空間尺度越大的則描述事件的時間尺度也應(yīng)越長。不同的學(xué)科關(guān)注不同尺度的時空中發(fā)
2、生的事件。現(xiàn)代科學(xué)則按人眼能否直接觀察到且是否涉及分子、原子、電子等的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或機制而將世界粗略地劃分為宏觀(Macroscopic)世界和微觀(Microscopic)世界。之后又有人將可以用光學(xué)顯微鏡觀察到的尺度范圍單獨分出特別地稱作顯微結(jié)構(gòu)(世界)。隨著近年來材料科學(xué)的迅速發(fā)展材料科學(xué)家中有人將微觀世界作了更細致地劃分。而研究基本粒子的物理學(xué)家可能還會把尺度向更小的方向收縮并給出另外的命名。對于宏觀世界根據(jù)尺度的不同或許還可以細分
3、為宇宙尺度太陽系尺度地球尺度和工程及人體尺度等。人類的研究尺度已小至基本粒子大至全宇宙。但到目前為止關(guān)于世界的認識還在不斷深化因而對其劃分也就還處于變動之中。即使是按以上的層次劃分其各界之間的邊界也比較模糊有許多現(xiàn)象會在幾個尺度層次中發(fā)生。在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域中對于材料結(jié)構(gòu)層次的劃分尚不統(tǒng)一可以列舉出許多種劃分方法例如:有的材料設(shè)計科學(xué)家按研究對象的空間尺度劃分為三個層次:(1)工程設(shè)計層次:尺度對應(yīng)于宏觀材料涉及大塊材料的加工和使用性
4、能的設(shè)計研究。(2)連續(xù)模型尺度:典型尺度在1Lm量級這時材料被看作連續(xù)介質(zhì)不考慮其中單個原子、分子的行為。(3)微觀設(shè)計層次:空間尺度在1nm量級是原子、分子層次的設(shè)計。國外有的計算材料學(xué)家按空間和時間尺度劃分四個層次〔1〕即(1)宏觀這是人類日?;顒拥闹饕秶慈送ㄟ^自身的體力或借助于器械、機械等所能通達的時空。人的衣食住行生產(chǎn)、生活無不在此尺度范圍內(nèi)進行。其空間尺度大致在0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至數(shù)萬公里人力跋涉之最遠距離
5、)時間尺度則大致在0.01秒(短跑時人所能分辨的速度最小差異)至100年(人的壽命差不多都在百年以內(nèi))?,F(xiàn)今風(fēng)行的人體工程學(xué)就是以人體尺度1m上下為主要參照的。(2)介觀介觀的由來是說它介于宏觀與微觀之間。其尺度主要在毫米量級。用普通光學(xué)顯微鏡就可以觀察。在材料學(xué)中其代表物是晶粒也就是說需要注意微結(jié)構(gòu)了如織構(gòu)成分偏析晶界效應(yīng)孔中的吸附、逾滲、催化等問題都已開始顯現(xiàn)。現(xiàn)在介觀尺度范圍的研究成果在材料工程領(lǐng)域如耐火材料工業(yè)、冶金工業(yè)等行業(yè)中
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