Baza Scio pri Vitro

La strukturo de vitro

La fizikokemiaj propraĵoj de vitro estas ne nur determinitaj de ĝia kemia konsisto, sed ankaŭ proksime rilataj al ĝia strukturo. Nur komprenante la internan rilaton inter la strukturo, komponado, strukturo kaj rendimento de vitro, oni povas fari vitromaterialojn aŭ produktojn kun antaŭdestinitaj fizikkemiaj trajtoj ŝanĝante la kemian konsiston, termikan historion aŭ uzante iujn fizikajn kaj kemiajn traktadmetodojn.

Karakterizaĵoj de vitro

Vitro estas branĉo de amorfa solido, kiu estas amorfa materialo kun solidaj mekanikaj trajtoj. Ĝi estas ofte nomita "supermalvarmigita likvaĵo". En naturo, ekzistas du statoj de solida materio: bona stato kaj nebona stato. La tielnomita neproduktiva stato estas la stato de solida materio akirita per malsamaj metodoj kaj karakterizita per struktura malordo. Vitra stato estas speco de ne-norma solido. La atomoj en vitro ne havas longdistancan ordigitan aranĝon en spaco kiel kristalo, sed ili estas similaj al likvaĵo kaj havas mallongdistancan ordigitan aranĝon. Vitro povas konservi certan formon kiel solido, sed ne kiel likvaĵo fluanta sub sia propra pezo. Vitrecaj substancoj havas la jenajn ĉefajn trajtojn.

(1) La aranĝo de partikloj de izotropa vitreca materialo estas neregula kaj statistike unuforma. Tial, kiam ne ekzistas interna streso en la vitro, ĝiaj fizikaj kaj kemiaj trajtoj (kiel malmoleco, elasta modulo, termika ekspansiokoeficiento, termika kondukteco, refrakta indico, kondukteco, ktp.) estas la samaj en ĉiuj direktoj. Tamen, kiam ekzistas streso en la vitro, la struktura unuformeco estos detruita, kaj la vitro montros anizotropecon, kiel evidentan optikan vojdiferencon.

(2) Metastabileco

La kialo kial la vitro estas en metastabila stato estas ke la vitro estas akirita per rapida malvarmigo de la fandado. Pro la akra kresko de viskozeco dum la malvarmiga procezo, la partikloj ne havas tempon por formi regulan aranĝon de kristaloj, kaj la interna energio de la sistemo ne estas ĉe la plej malalta valoro, sed en metastabila stato; Tamen, kvankam la vitro estas en pli alta energia stato, ĝi ne povas spontane transformi en la produkton pro sia alta viskozeco ĉe ĉambra temperaturo; Nur sub certaj eksteraj kondiĉoj, tio estas, ni devas venki la eblan baron de materialo de vitreca stato ĝis kristala stato, la vitro povas esti apartigita. Tial, el la vidpunkto de termodinamiko, la vitra stato estas malstabila, sed el la vidpunkto de kinetiko, ĝi estas stabila. Kvankam ĝi havas la tendencon de memliberiga varmo transformanta en kristalon kun malalta interna energio, la probablo transformi en kristalan staton estas tre malgranda ĉe ĉambra temperaturo, do la vitro estas en metastabila stato.

(3) Neniu fiksa fandpunkto

La transformo de vitreca substanco de solida al likvaĵo okazas en certa temperaturo (transforma temperaturo), kiu estas diferenca de kristala substanco kaj ne havas fiksan fandpunkton. Kiam substanco estas transformita de fandado al solido, se ĝi estas kristaliĝoprocezo, novaj fazoj formiĝos en la sistemo, kaj la kristaliĝotemperaturo, propraĵoj kaj multaj aliaj aspektoj subite ŝanĝiĝos.

Ĉar la temperaturo malpliiĝas, la viskozeco de la fandado pliiĝas, kaj finfine la solida vitro formiĝas. La solidigprocezo estas kompletigita en larĝa temperaturo, kaj neniuj novaj kristaloj estas formitaj. La temperaturintervalo de transiro de fandado al solida vitro dependas de la kemia konsisto de vitro, kiu ĝenerale fluktuas en dekoj ĝis centoj da gradoj, do vitro havas neniun fiksan fandpunkton, sed nur moliĝantan temperaturon. En ĉi tiu gamo, vitro iom post iom transformas de viskoplasta al viskoelasta. La laŭpaŝa ŝanĝprocezo de ĉi tiu posedaĵo estas la bazo de vitro kun bona procesebleco.

(4) Kontinueco kaj inversigebleco de proprietŝanĝo

La proprietŝanĝprocezo de vitreca materialo de degelstato al solida stato estas kontinua kaj reigebla, en kiu ekzistas sekcio de temperaturregiono kiu estas plasta, nomita "transformo" aŭ "nenormala" regiono, en kiu la trajtoj havas specialajn ŝanĝojn.

Kaze de kristaliĝo, la ecoj ŝanĝiĝas kiel montrite en la kurbo ABCD, t. Ĝi estas la fandpunkto de la materialo. Kiam la vitro estas formita per supermalvarmigo, la procezo ŝanĝiĝas kiel montrite en la abkfe-kurbo. T estas la vitra transira temperaturo, t estas la moliĝa temperaturo de la vitro. Por oksida vitro, la viskozeco responda al ĉi tiuj du valoroj estas proksimume 101pa · s kaj 1005p · s.

Struktura teorio de rompita vitro

"Vitra strukturo" rilatas al la geometria agordo de jonoj aŭ atomoj en spaco kaj la strukturformintoj kiujn ili formas en vitro. La esplorado pri vitra strukturo materiigis la penigajn klopodojn kaj saĝon de multaj vitraj sciencistoj. La unua provo klarigi la esencon de vitro estas g. la supermalvarmigita likva hipotezo de tamman, kiu diras, ke vitro estas supermalvarmigita likvaĵo, La procezo de solidiĝo de vitro de fandado al solido estas nur fizika procezo, tio estas, kun malpliiĝo de temperaturo, la molekuloj de vitro iom post iom alproksimiĝas pro la malkresko de kineta energio. , kaj la interaga forto iom post iom pliiĝas, kio pliigas la gradon de vitro, kaj fine formas densan kaj neregulan solidan substancon. Multaj homoj faris multan laboron. La plej influaj hipotezoj de moderna vitrostrukturo estas: produktteorio, hazarda reto-teorio, ĝelteorio, kvin-angula simetria teorio, polimero-teorio ktp. Inter ili, la plej bona interpreto de vitro estas la teorio de produkto kaj hazarda reto.

Kristalteorio

Randell l prezentis la kristalan teorion de vitrostrukturo en 1930, ĉar la radiadbildo de kelkaj glasoj estas simila al tiu de la kristaloj de la sama konsisto. Li pensis, ke vitro estas kunmetita de mikrokristala kaj amorfa materialo. La mikroprodukto havas regulan atomaranĝon kaj evidentan limon kun amorfa materialo. La mikroprodukta grandeco estas 1.0 ~ 1.5nm, kaj ĝia enhavo okupas pli ol 80%. La orientiĝo de mikrokristalino estas malorda. Studante la kalson de silikata optika vitro, Lebedev trovis, ke estis subita ŝanĝo en la kurbo de vitra refrakta indico kun temperaturo je 520 ℃. Li klarigis ĉi tiun fenomenon kiel la homogena ŝanĝo de kvarco "mikrokristalino" en vitro je 520 ℃. Lebedev kredis, ke vitro estas kunmetita de multaj "kristaloj", kiuj diferencas de mikrokristalaj, La transiro de "kristalo" al amorfa regiono estas kompletigita paŝo post paŝo, kaj ne estas evidenta limo inter ili.