কাচের প্রাথমিক জ্ঞান

কাচের গঠন

কাচের ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি কেবল তার রাসায়নিক গঠন দ্বারা নির্ধারিত হয় না, তবে এটির গঠনের সাথেও ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। শুধুমাত্র কাচের গঠন, গঠন, গঠন এবং কর্মক্ষমতার মধ্যে অভ্যন্তরীণ সম্পর্ক বোঝার মাধ্যমে, রাসায়নিক গঠন, তাপীয় ইতিহাস পরিবর্তন করে বা কিছু ভৌত ও রাসায়নিক চিকিত্সা পদ্ধতি ব্যবহার করে পূর্বনির্ধারিত ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য সহ কাচের উপকরণ বা পণ্য তৈরি করা সম্ভব।

কাচের বৈশিষ্ট্য

কাচ নিরাকার কঠিনের একটি শাখা, যা কঠিন যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ একটি নিরাকার পদার্থ। একে প্রায়ই "সুপারকুলড লিকুইড" বলা হয়। প্রকৃতিতে, কঠিন পদার্থের দুটি অবস্থা রয়েছে: ভাল অবস্থা এবং অ-ভালো অবস্থা। তথাকথিত অ-উৎপাদনশীল অবস্থা হল কঠিন পদার্থের অবস্থা যা বিভিন্ন পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত এবং কাঠামোগত ব্যাধি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। গ্লাস স্টেট এক ধরনের অ-মানক কঠিন। কাচের পরমাণুগুলির স্ফটিকের মতো মহাকাশে দীর্ঘ-পরিসরের আদেশযুক্ত বিন্যাস নেই, তবে তারা তরলের মতো এবং স্বল্প-পরিসরের আদেশযুক্ত বিন্যাস রয়েছে। কাচ কঠিনের মতো একটি নির্দিষ্ট আকৃতি বজায় রাখতে পারে, কিন্তু তার নিজের ওজনের নিচে প্রবাহিত তরলের মতো নয়। কাঁচজাতীয় পদার্থের নিম্নলিখিত প্রধান বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

(1) আইসোট্রপিক গ্লাসী উপাদানের কণার বিন্যাস অনিয়মিত এবং পরিসংখ্যানগতভাবে অভিন্ন। অতএব, যখন কাচের মধ্যে কোন অভ্যন্তরীণ চাপ থাকে না, তখন এর ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য (যেমন কঠোরতা, স্থিতিস্থাপক মডুলাস, তাপ সম্প্রসারণ সহগ, তাপ পরিবাহিতা, প্রতিসরণ সূচক, পরিবাহিতা ইত্যাদি) সব দিকেই একই রকম থাকে। যাইহোক, যখন গ্লাসে চাপ থাকে, তখন কাঠামোগত অভিন্নতা ধ্বংস হয়ে যাবে, এবং কাচ অ্যানিসোট্রপি দেখাবে, যেমন সুস্পষ্ট অপটিক্যাল পাথ পার্থক্য।

(2) বিপাকযোগ্যতা

গ্লাসটি মেটাস্টেবল অবস্থায় থাকার কারণ হ'ল গ্লাসটি দ্রুত দ্রবীভূত হওয়ার মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়। শীতল প্রক্রিয়ার সময় সান্দ্রতার তীব্র বৃদ্ধির কারণে, কণাগুলির স্ফটিকগুলির নিয়মিত বিন্যাস গঠনের সময় থাকে না এবং সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি সর্বনিম্ন মান নয়, তবে মেটাস্টেবল অবস্থায় থাকে; যাইহোক, যদিও গ্লাসটি উচ্চ শক্তির অবস্থায় থাকে, তবে ঘরের তাপমাত্রায় উচ্চ সান্দ্রতার কারণে এটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে পণ্যে রূপান্তরিত হতে পারে না; শুধুমাত্র কিছু বাহ্যিক অবস্থার অধীনে, অর্থাৎ, আমাদের অবশ্যই কাঁচের অবস্থা থেকে স্ফটিক অবস্থায় উপাদানের সম্ভাব্য বাধা অতিক্রম করতে হবে, কাচকে কি আলাদা করা যায়। অতএব, তাপগতিবিদ্যার দৃষ্টিকোণ থেকে, কাচের অবস্থা অস্থির, কিন্তু গতিবিদ্যার দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি স্থিতিশীল। যদিও এতে স্ব-মুক্ত তাপ স্বল্প অভ্যন্তরীণ শক্তির সাথে স্ফটিকে রূপান্তরিত হওয়ার প্রবণতা রয়েছে, তবে কক্ষ তাপমাত্রায় স্ফটিক অবস্থায় রূপান্তরিত হওয়ার সম্ভাবনা খুব কম, তাই কাচটি মেটাস্টেবল অবস্থায় রয়েছে।

(3) কোন নির্দিষ্ট গলনাঙ্ক নেই

কাঁচযুক্ত পদার্থের কঠিন থেকে তরলে রূপান্তর একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা পরিসরে (ট্রান্সফর্মেশন টেম্পারেচার রেঞ্জ) সঞ্চালিত হয়, যা স্ফটিক পদার্থ থেকে আলাদা এবং এর কোনো নির্দিষ্ট গলনাঙ্ক নেই। যখন একটি পদার্থ গলে যাওয়া থেকে কঠিনে রূপান্তরিত হয়, যদি এটি একটি স্ফটিককরণ প্রক্রিয়া হয়, সিস্টেমে নতুন পর্যায়গুলি তৈরি হবে এবং স্ফটিককরণের তাপমাত্রা, বৈশিষ্ট্য এবং অন্যান্য অনেক দিক হঠাৎ করে পরিবর্তিত হবে।

তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে গলে যাওয়ার সান্দ্রতা বৃদ্ধি পায় এবং অবশেষে শক্ত কাচ তৈরি হয়। দৃঢ়করণ প্রক্রিয়া একটি বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসরে সম্পন্ন হয়, এবং কোন নতুন স্ফটিক গঠিত হয় না। গলে যাওয়া থেকে কঠিন গ্লাসে রূপান্তরের তাপমাত্রা পরিসীমা কাচের রাসায়নিক গঠনের উপর নির্ভর করে, যা সাধারণত দশ থেকে শত ডিগ্রীতে ওঠানামা করে, তাই কাচের কোন নির্দিষ্ট গলনাঙ্ক নেই, তবে শুধুমাত্র একটি নরম হওয়া তাপমাত্রা পরিসীমা। এই পরিসরে, কাচ ধীরে ধীরে ভিস্কোপ্লাস্টিক থেকে ভিসকোয়েলাস্টিক রূপান্তরিত হয়। এই সম্পত্তির ধীরে ধীরে পরিবর্তন প্রক্রিয়া ভাল processability সঙ্গে কাচের ভিত্তি।

(4) সম্পত্তি পরিবর্তনের ধারাবাহিকতা এবং বিপরীততা

গলন অবস্থা থেকে কঠিন অবস্থায় গ্লাসযুক্ত পদার্থের সম্পত্তি পরিবর্তন প্রক্রিয়া ক্রমাগত এবং বিপরীতমুখী, যেখানে তাপমাত্রা অঞ্চলের একটি অংশ রয়েছে যা প্লাস্টিক, যাকে বলা হয় "রূপান্তর" বা "অস্বাভাবিক" অঞ্চল, যেখানে বৈশিষ্ট্যগুলির বিশেষ পরিবর্তন রয়েছে।

স্ফটিককরণের ক্ষেত্রে, বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন হয় যেমন বক্ররেখা ABCD, t. এটি উপাদানের গলনাঙ্ক। যখন গ্লাস সুপারকুলিং দ্বারা গঠিত হয়, তখন abkfe বক্ররেখায় দেখানো প্রক্রিয়াটি পরিবর্তিত হয়। T হল কাচের রূপান্তর তাপমাত্রা, টি হল কাচের নরম হওয়া তাপমাত্রা। অক্সাইড গ্লাসের জন্য, এই দুটি মানের সাথে সান্দ্রতা প্রায় 101pa · s এবং 1005p · s।

ভাঙা কাচের গঠন তত্ত্ব

"কাচের গঠন" বলতে স্থানের আয়ন বা পরমাণুর জ্যামিতিক কনফিগারেশন এবং কাচের মধ্যে যে কাঠামো তৈরি হয় তা বোঝায়। কাচের কাঠামোর উপর গবেষণা অনেক গ্লাস বিজ্ঞানীদের শ্রমসাধ্য প্রচেষ্টা এবং প্রজ্ঞাকে বাস্তবায়িত করেছে। কাচের সারমর্ম ব্যাখ্যা করার প্রথম প্রচেষ্টা হল g. তামমানের সুপার কুলড লিকুইড হাইপোথিসিস, যা ধরে নেয় যে গ্লাস সুপার কুলড তরল, কাচ গলে কঠিন থেকে কঠিন হওয়ার প্রক্রিয়াটি শুধুমাত্র একটি শারীরিক প্রক্রিয়া, অর্থাৎ তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে গতিশক্তি হ্রাসের কারণে কাচের অণুগুলি ধীরে ধীরে কাছে আসে। , এবং মিথস্ক্রিয়া বল ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, যা কাচের মাত্রা বৃদ্ধি করে এবং অবশেষে একটি ঘন এবং অনিয়মিত কঠিন গঠন করে। পদার্থ অনেকে অনেক কাজ করেছেন। আধুনিক কাচের কাঠামোর সবচেয়ে প্রভাবশালী অনুমানগুলি হল: পণ্য তত্ত্ব, র্যান্ডম নেটওয়ার্ক তত্ত্ব, জেল তত্ত্ব, পাঁচ কোণ প্রতিসাম্য তত্ত্ব, পলিমার তত্ত্ব এবং আরও অনেক কিছু। তাদের মধ্যে, কাচের সর্বোত্তম ব্যাখ্যা হল পণ্য এবং এলোমেলো নেটওয়ার্কের তত্ত্ব।

ক্রিস্টাল তত্ত্ব

রান্ডেল 1930 সালে কাচের গঠনের স্ফটিক তত্ত্বটি সামনে রেখেছিলেন, কারণ কিছু চশমার বিকিরণ প্যাটার্ন একই রচনার স্ফটিকগুলির অনুরূপ। তিনি মনে করতেন যে কাচ মাইক্রোক্রিস্টালাইন এবং নিরাকার পদার্থ দ্বারা গঠিত। মাইক্রোপ্রডাক্টের নিয়মিত পারমাণবিক বিন্যাস এবং নিরাকার পদার্থের সাথে সুস্পষ্ট সীমানা রয়েছে। মাইক্রোপ্রডাক্টের আকার হল 1.0 ~ 1.5nm, এবং এর বিষয়বস্তু 80%-এর বেশি। মাইক্রোক্রিস্টালাইনের স্থিতিবিন্যাস বিকলাঙ্গ। সিলিকেট অপটিক্যাল গ্লাসের অ্যানিলিং অধ্যয়ন করতে গিয়ে, লেবেদেভ দেখেছেন যে 520 ℃ তাপমাত্রার সাথে কাচের প্রতিসরণ সূচকের বক্ররেখায় হঠাৎ পরিবর্তন হয়েছে। তিনি 520 ℃ এ গ্লাসে কোয়ার্টজ "মাইক্রোক্রিস্টালাইন" এর সমজাতীয় পরিবর্তন হিসাবে এই ঘটনাটিকে ব্যাখ্যা করেছিলেন। লেবেদেভ বিশ্বাস করতেন যে কাচ অসংখ্য "ক্রিস্টাল" দ্বারা গঠিত, যা মাইক্রোক্রিস্টালাইন থেকে আলাদা, "ক্রিস্টাল" থেকে নিরাকার অঞ্চলে রূপান্তর ধাপে ধাপে সম্পন্ন হয় এবং তাদের মধ্যে কোন সুস্পষ্ট সীমানা নেই।