Şüşə haqqında əsas biliklər

Şüşə quruluşu

Şüşənin fiziki-kimyəvi xassələri təkcə kimyəvi tərkibi ilə müəyyən edilmir, həm də strukturu ilə sıx bağlıdır. Yalnız şüşənin quruluşu, tərkibi, quruluşu və performansı arasındakı daxili əlaqəni başa düşməklə, kimyəvi tərkibini, istilik tarixini dəyişdirərək və ya bəzi fiziki və kimyəvi müalicə üsullarından istifadə etməklə şüşə materialları və ya əvvəlcədən müəyyən edilmiş fiziki-kimyəvi xassələrə malik məhsullar hazırlamaq mümkündür.

Şüşə xüsusiyyətləri

Şüşə bərk mexaniki xassələri olan amorf material olan amorf bərk maddənin bir qoludur. Tez-tez "supersoyudulmuş maye" adlanır. Təbiətdə bərk maddənin iki vəziyyəti var: yaxşı vəziyyət və yaxşı olmayan vəziyyət. Qeyri-məhsuldar vəziyyət adlanan bərk maddənin müxtəlif üsullarla əldə edilən və struktur pozğunluğu ilə xarakterizə olunan vəziyyətidir. Şüşəli vəziyyət bir növ qeyri-standart bərk maddədir. Şüşədəki atomlar kristal kimi kosmosda uzun məsafəli nizamlı düzülüşə malik deyillər, lakin mayeyə bənzəyirlər və qısa məsafəli nizamlı düzülüşlərə malikdirlər. Şüşə bərk cisim kimi müəyyən bir forma saxlaya bilir, lakin öz çəkisi altında axan maye kimi deyil. Şüşəli maddələr aşağıdakı əsas xüsusiyyətlərə malikdir.

(1) İzotrop şüşəvari materialın hissəciklərinin düzülüşü nizamsızdır və statistik cəhətdən vahiddir. Buna görə də şüşədə daxili gərginlik olmadıqda onun fiziki və kimyəvi xassələri (məsələn, sərtlik, elastiklik modulu, istilik genişlənmə əmsalı, istilik keçiriciliyi, sındırma əmsalı, keçiricilik və s.) bütün istiqamətlərdə eyni olur. Bununla belə, şüşədə gərginlik olduqda, struktur vahidliyi pozulacaq və şüşə aşkar optik yol fərqi kimi anizotropiya göstərəcəkdir.

(2) Metastabillik

Şüşənin metastabil vəziyyətdə olmasının səbəbi, şüşənin ərimənin sürətlə soyuması ilə alınmasıdır. Soyutma prosesində özlülüyün kəskin artması səbəbindən hissəciklərin kristalların nizamlı düzülməsini formalaşdırmağa vaxtı yoxdur və sistemin daxili enerjisi ən aşağı qiymətdə deyil, metastabil vəziyyətdədir; Bununla belə, şüşə daha yüksək enerji vəziyyətində olsa da, otaq temperaturunda yüksək özlülüyünə görə spontan olaraq məhsula çevrilə bilməz; Yalnız müəyyən xarici şəraitdə, yəni şüşə vəziyyətindən kristal vəziyyətə qədər materialın potensial maneəsini dəf etməliyik, şüşəni ayırmaq olar. Buna görə də, termodinamika baxımından şüşənin vəziyyəti qeyri-sabitdir, lakin kinetik nöqteyi-nəzərdən sabitdir. O, aşağı daxili enerji ilə kristala çevrilən istiliyin öz-özünə buraxılması meylinə malik olsa da, otaq temperaturunda kristal vəziyyətə çevrilmə ehtimalı çox azdır, ona görə də şüşə metastabil vəziyyətdədir.

(3) Sabit ərimə nöqtəsi yoxdur

Şüşəvari maddənin bərkdən mayeyə çevrilməsi kristal maddədən fərqli olan və sabit ərimə nöqtəsinə malik olmayan müəyyən temperatur diapazonunda (çevirmə temperaturu diapazonunda) həyata keçirilir. Bir maddə əriyib bərk hala çevrildikdə, kristallaşma prosesidirsə, sistemdə yeni fazalar əmələ gələcək və kristallaşma temperaturu, xüsusiyyətləri və bir çox digər aspektlər kəskin şəkildə dəyişəcəkdir.

Temperatur azaldıqca ərimənin özlülüyü artır və nəhayət bərk şüşə əmələ gəlir. Qatılaşma prosesi geniş temperatur diapazonunda tamamlanır və yeni kristallar əmələ gəlmir. Ərintidən bərk şüşəyə keçidin temperatur diapazonu şüşənin kimyəvi tərkibindən asılıdır, ümumiyyətlə, onlarla və yüzlərlə dərəcə arasında dəyişir, buna görə də şüşənin sabit ərimə nöqtəsi yoxdur, ancaq yumşalma temperatur diapazonu var. Bu diapazonda şüşə tədricən viskoplastikdən viskoelastikə çevrilir. Bu əmlakın tədricən dəyişdirilməsi prosesi yaxşı emal qabiliyyətinə malik şüşənin əsasını təşkil edir.

(4) Əmlak dəyişikliyinin davamlılığı və geri çevrilməsi

Şüşəvari materialın ərimə vəziyyətindən bərk vəziyyətə keçmə xüsusiyyətinin dəyişməsi prosesi davamlı və geri dönəndir, burada temperatur bölgəsinin plastik olan, “çevrilmə” və ya “anormal” bölgə adlanan və xassələrində xüsusi dəyişikliklərin olduğu bir hissəsi var.

Kristallaşma vəziyyətində xüsusiyyətlər ABCD əyrisində göstərildiyi kimi dəyişir, t. Bu materialın ərimə nöqtəsidir. Şüşə həddindən artıq soyutma ilə əmələ gəldikdə, proses abkfe əyrisində göstərildiyi kimi dəyişir. T şüşənin keçid temperaturu, t şüşənin yumşalma temperaturudur. Oksid şüşəsi üçün bu iki dəyərə uyğun gələn özlülük təxminən 101pa · s və 1005p · s-dir.

Sınıq şüşənin struktur nəzəriyyəsi

“Şüşə strukturu” kosmosda ionların və ya atomların həndəsi konfiqurasiyasına və şüşədə əmələ gətirən quruluşa aiddir. Şüşə quruluşu ilə bağlı araşdırmalar bir çox şüşə alimlərinin əziyyətli səylərini və müdrikliyini reallaşdırdı. Şüşənin mahiyyətini izah etmək üçün ilk cəhd g. Tammanın həddindən artıq soyumuş maye fərziyyəsi, şüşənin həddindən artıq soyumuş maye olduğunu müdafiə edir, Şüşənin əriyib bərk hala gəlməsi prosesi yalnız fiziki bir prosesdir, yəni temperaturun azalması ilə kinetik enerjinin azalması səbəbindən şüşə molekulları tədricən yaxınlaşır. , və qarşılıqlı təsir qüvvəsi tədricən artır, bu da şüşənin dərəcəsini artırır və nəhayət, sıx və nizamsız bərk maddə əmələ gətirir. Çox adam çox iş görüb. Müasir şüşə strukturunun ən təsirli hipotezləri bunlardır: məhsul nəzəriyyəsi, təsadüfi şəbəkə nəzəriyyəsi, gel nəzəriyyəsi, beş bucaq simmetriyası nəzəriyyəsi, polimer nəzəriyyəsi və s. Onların arasında şüşənin ən yaxşı təfsiri məhsul və təsadüfi şəbəkə nəzəriyyəsidir.

Kristal nəzəriyyəsi

Randell 1930-cu ildə şüşə quruluşunun kristal nəzəriyyəsini irəli sürdü, çünki bəzi şüşələrin şüalanma nümunəsi eyni tərkibli kristallarınkinə bənzəyir. O, şüşənin mikrokristal və amorf materialdan ibarət olduğunu düşünürdü. Mikroməhsul nizamlı atom quruluşuna və amorf materialla aydın sərhədə malikdir. Mikro məhsulun ölçüsü 1,0 ~ 1,5 nm-dir və onun məzmunu 80% -dən çoxunu təşkil edir. Mikrokristalin oriyentasiyası pozulur. Silikat optik şüşənin tavlanmasını öyrənərkən, Lebedev 520 ℃ temperaturda şüşənin sınma indeksinin əyrisində qəfil dəyişiklik olduğunu tapdı. O, bu hadisəni 520 ℃ temperaturda şüşədəki “mikrokristal” kvarsın homojen dəyişməsi kimi izah etdi. Lebedev hesab edirdi ki, şüşə mikrokristaldan fərqli olan çoxsaylı “kristallardan” ibarətdir, “kristaldan” amorf bölgəyə keçid mərhələ-mərhələ tamamlanır və onlar arasında aydın sərhəd yoxdur.