链状结构（inosilicates或chain silicates）。［SiO4］共顶连接成向一维方向无限延伸的链状硅氧骨干。骨干中部分Si常被Al所取代。链状硅氧骨干主要有单链、双链形式，每种链又有多种形式。图3.31列出了部分链状硅氧骨干。单链形式的有辉石族、硅灰石族；双链形式的有角闪石族、硅线石族，其中辉石族、角闪石族分布更广。辉石族矿物晶体结构中［Si2O6］呈单链状，单链间靠金属阳离子连接。单链中的硬玉NaAl［Si2O6］（jadeite）为翡翠（chalchuite）的主晶相。锂辉石LiAl［Si2O6］是提炼Li的原料之一。

图3.31　链状硅氧骨干

（a）辉石单链［Si2O6］；（b）硅辉石单链［Si3O9］；（c）角闪石双链［Si4O11］（引自赵珊茸，2004）；（d）硅线石双链［AlSiO5］（A为［AlO4］、S为［SiO4］）（引自Schneider，2008）

在岛状结构中有一红柱石族，化学成分皆为Al2SiO5。它有三种变体：红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O、蓝晶石AlⅥAlⅥ［SiO4］O和硅线石AlⅥ［AlⅣSiO5］（罗马数字为配位数）。Si全部在四面体空隙中，［SiO4］呈孤立状。其中一个Al在八面体空隙中形成［AlO6］。［AlO6］共棱连接且平行于c轴，延伸成［AlO6］链。另一个Al在三种变体中配位数不同。红柱石中是［AlO5］，蓝晶石中是［AlO6］，硅线石中是［AlO4］。这样红柱石中只有一条［AlO6］链；蓝晶石中有两条［AlO6］链；硅线石中有［AlO6］、［SiO4］和［AlO4］链，其中的［SiO4］与［AlO4］相间排列四面体双链。因此，单独看［SiO4］，以上三个变体皆属于岛状硅酸盐。把［SiO4］、［AlO4］与［AlO6］结合起来看，它们又属于链状结构。因此，有文献把硅线石分在岛状结构中，也有文献把它分在链状结构中。(www.daowen.com)

硅线石（sillimanite）。AlⅥ［AlⅣSiO5］或写作Al2O3·SiO2，正交晶系，空间群Pbnm。其中的［SiO4］和［AlO4］交替排列成双链［AlSiO5］3-，［AlO6］在链的外侧，如图3.31（d）所示。在硅线石的四面体双链中，若再有Al取代Si进入四面体间隙，则成为莫来石（mullite）结构。为维持电中性，每两个Al取代两个Si，则会移去一个连接两个四面体的O，产生一个空位：为空位。故莫来石的化学式为，x为氧的空位数，且x∈0.17～0.59。图3.32示意了硅线石与莫来石不同的四面体配位。但固相反应获得的莫来石，其x∈0.25～0.40。当x=0.25时，就是我们经常在文献中看到的莫来石化学式Al6Si2O13，或写作3Al2O3·2SiO2，也称作3/2-莫来石；x=0.40时，则称为2/1-莫来石。3/2-莫来石和2/1-莫来石属正交晶系，空间群皆为Pbam。莫来石最初是在苏格兰北部高地一个叫Mull的小岛上发现的，故命名为mullite。但自然界中尚未发现有工业价值的莫来石矿床。硅线石、高岭土在高温下可产生片状和针状莫来石。

图3.32　硅线石与莫来石部分四面体配位

（a）硅线石；（b）莫来石（根据Schneider，2008和Angel，1986）

普通陶瓷在高温下合成时形成的针状莫来石有利于提高陶瓷的机械强度。莫来石熔点在1800℃以上。致密莫来石陶瓷的高温强度优异，在1300℃时的抗弯强度显著增加。它有良好的抗高温蠕变性、抗热震性。莫来石的化学稳定性也好，它对气体的抗腐蚀性要优于ZrO2。此外，莫来石纤维和晶须集晶体材料和纤维材料的特性于一体，故它们作为复合材料的增强体，可大幅提高金属、聚合物及陶瓷基复合材料的综合性能。