在经典的技术领域,高纯材料在很多特殊用途中也获得了巨大
进步。例如,超硬合成金刚石越来越多地用于承受高负荷的工具,
由线状的、颇为完美的金属晶体制取的丝材具有较高的抗断裂强度
。甚至用铬铂涂层调整刮胡子刀片表面以后,其使用价值也将大大
提高。
总而言之犷材料科学的进一步发展日益建立在从原子物理和固
体物理角度对材料参数进行系统的深人研究的基础上。作为进行研
究的模型,材料以及在很多用途当中矛部分用途是五花八门的),高
纯材料起着日益重要的作用。下面,除了固体物理原理之外,还将
讨论高纯材料,主要是晶体材料的特点及应用的典型范例。所有高
纯材料的共同特点是为提纯和获得完善结构付出很高代价。例如,
高纯度半导体硅比自然界中远为稀缺的锗还要贵.Elk了此处il$及的
晶体材料之外,还应考虑到非晶态性质的许多新v塑料和硅酸盐材料
仅管晶体的外界面,从表面上看不出与晶胞有任何近似之处,
结晶学的先驱者根据长期积累的经验,通过观察晶体的形状、形态
导出了晶体的对称特性,并由此推导吕其类型。目前,为测定晶体
结构,可以采用X射线或电子和中子衍射方法,这些方法可以有效地
直接测定固体的微观结构,而且即使是细小的晶体也可以用此法测
定。这些现代化的研究方法已成为各材料研究院所必不可少的辅助
手段。它们是以波在晶体的三维周期点阵中的衍射行为为基础。正
如1912年物理学家劳厄和费特利希首次指出的,X射线在穿过晶体时
产生衍射图象。后来,利用电子或中子衍射时也观察到类似现象。
根据量子力学理论,衍射是这些质点同时也是波这一特性为纂础的
。根据衍射峰的位置及其强度,可以测定晶体的对称性,井从而测
定晶体结构。也可以测定点阵中准确的质点间距离以及共它重要晶
体特性。采用现代化的,自动化程度很高的结构分析仪器,并利用
电子计算机进行数据处理,目前已能极精确地测定材料的原子结构
。这样获得的数据对于在原子理论基础上理解材料特性并用以发展
高纯材料,是起决定性作用的前提。