晶体结构模型教具的制作方法

本发明属于材料及化学类教学用具技术领域，具体为一种晶体结构模型教具。

背景技术：

固态物质是由晶体和非晶体组成，晶体在微观上是由原子、离子或分子作三维周期性的规则排列而成，这种三维周期性结构就是晶体结构。晶体结构能够反映物质的宏观性能如力学性能、光学性能和导电性能等等。

目前高校的老师在向学生讲解晶体结构时大多采用ppt或黑板板书的形式，这种使用二维平面描述三维结构的方法使学生理解晶格结构的时候非常困难；有的学校会采购专用的晶体结构教具，这种教具一般是由球体和圆柱组成，球体代表原子，圆柱代表原子之间的键，球体表面有凹槽，圆柱插入这些凹槽连接起所有的小球就构成了晶体结构。因为小球表面凹槽之间角度是固定不变的，所以一套这样的教具所能演示的晶体结构种类非常有限；而高校一门课程所涉及到的晶体结构种类非常多，如果使用传统的晶体结构教具，开销是非常大的，这也是阻碍这种教具推广和应用的主要原因。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明公开了一种晶体结构模型，旨在提供一种能够组合成任意晶体结构模型的教具。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种晶体结构模型教具，包括用于模拟原子的若干球体、模拟晶格结构中键的连杆以及供连杆在球体外圆表面滑行的滑动组件，其中：

在所述球体外圆表面设有两个凸台，所述凸台沿球体的轴心线同轴对称设置；

在所述球体上设有至少一组滑动组件，所述每组滑动组件包括一个弧形滑轨和至少一个滑块，所述弧形滑轨的两端活动连接在所述球体的凸台上，使所述弧形滑轨可沿两凸台绕其轴心线转动，在所述弧形滑轨上设有可供滑块滑行的轨道；

所述连杆活动安装在凸台和/或滑块上，用于将不同球体的凸台、凸台与滑块或滑块与滑块连接；

所述滑块一端与连接有球体的连接杆相接，用于使连接有球体的连杆能够在弧形滑轨的轨道上任意滑行，以组合并立体地表现任意角度和形态的晶体结构模型。

作为一种优选实施方式，上述晶体结构模型教具还包括球杆连接件，所述球体凸台通过球杆连接件与连杆连接。

作为一种优选实施方式，上述晶体结构模型教具中的所述滑动组件还包括滑块螺母，所述滑块与连接杆相接的一端设有外螺纹，所述滑块螺母一端设有与滑块外螺纹配合的内螺纹，另一端设有用于与连杆连接的对接件。滑块和滑块螺母通过螺纹配合来将滑块固定在滑轨上的目标位置。

作为一种优选实施方式，上述晶体结构模型教具中的所述球杆连接件包括设置在球体凸台上插槽或插头，及设置在连杆端部的插头或插槽；所述滑动螺母另一端的对接件为插槽或插头。

作为一种优选实施方式，上述晶体结构模型教具中的所述滑块未与连接杆相接的一端为卡设在球体外圆表面与弧形滑轨之间的弧形端面，所述弧形滑轨、弧形端面分别与球体外圆表面弧度一致且间隙配合。

作为一种优选实施方式，上述晶体结构模型教具中的所述弧形滑轨的两端设有圆孔，供球杆连接件或凸台或连杆插入。

作为一种优选实施方式，所述连杆为圆柱体，所述凸台为设有圆形内孔的凹槽，所述凸台内侧面设有螺纹；所述球杆连接件为与凸台螺纹配合的球体螺栓，所述球型螺栓的另一端设有与供连杆插入的凹槽；所述滑动螺母另一端设有与供连杆插入的凹槽。球体螺栓穿过弧形滑轨两端的圆孔后和球体通过螺纹配合以固定滑轨。

较佳地，所述连杆与球体螺栓凹槽、所述连杆与滑块螺母凹槽之间的间隙为0.1mm。

为了得到各种特殊形态的晶格结构，所述连杆为弹性杆或伸缩杆。

本发明的有益效果为：

由于晶体结构种类非常多，根据晶体结构的特殊性，可以在一个球体上连接多个连杆，并且相邻连杆之间的角度可以调节，通过调整组合可以制成任意种类的晶体结构模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为球体部件结构示意图。

图2为球体螺栓部件结构示意图。

图3为滑轨部件结构示意图。

图4为滑块部件结构示意图。

图5为滑块螺母部件结构示意图。

图6为连杆部件结构示意图。

图7为单元总装结构示意图。

图8为氯化钠晶体结构示意图。

图9为硅氧四面体晶体结构示意图。

图10为面心立方晶体结构示意图。

具体实施方式

一种晶体结构模型教具，是由若干模拟原子的球体、若干模拟晶格结构中键的圆柱体状连杆、球形螺栓和滑动组件组合构成的；在所述球体外圆表面设有两个凸台，所述凸台沿球体的轴心线同轴对称设置，所述凸台为设有圆形内孔的凹槽，所述凸台内侧面设有螺纹；所述球形螺栓一端与凸台螺纹配合，另一端设有供连杆插入的凹槽；所述滑动组件是由弧形滑轨、滑块和滑动螺母构成的；所述弧形滑轨的两端设有通过的圆孔，球形螺栓通过圆孔与凸台螺纹配合以固定滑轨，所述弧形滑轨可沿两凸台所在的轴心线转动，所述弧形滑轨上设有供滑块滑行的轨道，所述滑块一端为卡设在球体外圆表面与弧形滑轨之间的弧形端面，弧形端面、弧形滑轨分别与球体外圆表面弧度一致且间隙配合，所述滑块的另一端设有外螺纹，所述滑块螺母一端设有与滑块外螺纹配合的内螺纹，另一端设有有与供连杆插入的凹槽；所述连杆与球体螺栓凹槽、所述连杆与滑块螺母凹槽之间的间隙为0.1mm。滑块和滑块螺母通过螺纹配合来将滑块固定在滑轨上的目标位置。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以氯化钠为例，其晶体结构包括8个“原子”和12个“键”，其中相邻“键”之间的角度为90°，使用本教具组装成的氯化钠晶体结构模型如图8。

实施例2

以二氧化硅为例，其“硅氧四面体”晶体结构包括5个“原子”和4个“键”，其中相邻“键”之间的角度为109.8°，使用本教具组装成的“硅氧四面体”晶体结构模型如图9。

实施例3

以面心立方晶体为例，其晶体结构包括14个“原子”和28个“键”，其中相邻“键”之间的角度有90°和45°两种，使用本教具组装成的面心立方晶体结构模型如图10。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提出了一种晶体结构模型教具，包括球体、连杆和滑动组件；在球体外圆表面有两个对称设置的凸台；在球体上设有至少一组滑动组件，每组滑动组件包括一个弧形滑轨和至少一个滑块，弧形滑轨的两端活动连接在球体的凸台上，使弧形滑轨可沿两凸台绕其轴心线转动，在弧形滑轨上设有可供滑块滑行的轨道；连杆活动安装在凸台和/或滑块上，用于将不同球体的凸台、凸台与滑块或滑块与滑块连接；由于晶体结构种类非常多，根据晶体结构的特殊性，本发明可以在一个球体上连接多个连杆，并且相邻连杆之间的角度可以调节，通过调整组合可以制成任意种类的晶体结构模型。

技术研发人员：王建宏;张浩;任杰;刘第强;高明香
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：2017.05.04
技术公布日：2017.07.04