材料化學學習心得

不同於以往的化學學科，材料化學不單單要求同學們對概念進行記憶、對公式學會運用計算、更要求我們具備一定的空間想象能力。許多基本概念的理解都必須建立在具體的空間結構想象上的，而更進一步的規則和公式計算則是建立在相應基本概念上的，一環扣一環。

材料最主要的五章內容是晶體結構、晶體缺陷、相圖和形變。 在晶體結構中我們對空間點陣和晶胞、晶系和布拉菲點陣、晶向指數和晶面指數等基本概念進行了學習。對幾種經典的晶體結構（純金屬的晶體結構、離子晶體的結構、共價鍵的結構）進行了探討，在此過程中對原子的堆垛方式、鮑林規則、金剛石等幾種典型的晶型進行了學習。這章對我們的空間想象能力有較高要求，在此過程中我也深刻感受到了數學幾何在化學中美和嚴謹的一面。如我們通過棱邊長度和夾角可以描述一個晶胞，通過平移點陣矢量可以得到整個點陣，而且晶體中空間點陣僅七類14種，不多不少。在學習晶體結構時如果懂得運用數學美會對我們學習起很大幫助。如在學習典型離子晶體的結構中，我們講過NaCl晶型，它可以看成是Na+構成的面心立方空間點陣和Cl-構成的面心立方點陣重疊後再相互錯開一個原子間距。從繁雜陌生的晶體結構中找到熟悉的點陣，再懂得如何通過位移變換獲得新結構。利用這種方法會讓我們思維更加敏捷，讓我們從複雜抽象的空間結構想象中解救出來。同時如果在課堂學習過程中，能通過某些軟件以動態的方式從不同角度展示晶體結構的話可能比單純通過PPT放映晶體結構圖片的方法更好。

在晶體缺陷這一章中我們重點學習的是點缺陷、位錯、點缺陷和位錯及位錯與位錯的交互作用。這一章名詞比較多，每個名詞背後都有一定幾何背景，有一定抽象性，單純通過看文字進行思考掌握的話非常困難。我認爲可以按以下步驟進行新名詞的學習：1.首先了解基本法則；2.對照相關模型體會法則的運用；3.對照模型體會名詞之間的差異，學會推斷其結果。

如學習位錯時第一步我們首先需要掌握以下幾點：1.位錯線是晶體中局部滑移區域的邊界線；2.位錯分爲刃型位錯、螺旋型位錯和混合位錯，刃型位錯所在半原子面終止於晶體中部，好像插入的刀刃，滑移的方向與位錯線垂直，而螺旋位錯與之平行，混合位錯則介於二者之間。

　　第二步以螺旋型位錯爲例。我們可以拿4-10中左圖作爲對照模型，圖爲一個11*10的平臺 ，從左數第三塊起發生形變，整個右上部平臺前移，整個右下部平臺後移，平移方向與滑移區域的邊界線平行。我們同時也可以聯繫生活，這個過程好像我們在撕字典，而撕的方向與紙裂開的傷口平行，撕好比是發生滑移，而傷口則是我們的位錯線，這樣我們就對螺型位錯有了空間上的想象。

　第三步，我們以圖4-19爲模型。陰影面爲晶體的滑移面，該晶體的ABCD表面有一個圓形標記，它與滑移面相交，在標記左側有根位錯線，對於螺型位錯，柏氏矢量平行於位錯線，所以圓形標記沿着位錯線方向錯開一個原子間距。如果爲刃型位錯則圓形標記相對滑移面錯開一個原子間距。 材料化學是一門新興的交叉學科，屬於現代材料科學、化學和化工領域的重要分支，是發展衆多高科技領域的基礎和先導。在新材料的發現和合成，納米材料製備和修飾工藝的發展以及表徵方法的革新等領域，材料化學作出了的獨到貢獻。學好材料化學不僅需要對概念進行記憶，更需要我們運用數學之美對其進行充分的理解。作爲新時代化學系的大學生，我們有必要學好材料化學，運用材料化學。