Ապակու հիմնական իմացություն

Ապակու կառուցվածքը

Ապակու ֆիզիկաքիմիական հատկությունները ոչ միայն որոշվում են նրա քիմիական բաղադրությամբ, այլև սերտորեն կապված են նրա կառուցվածքի հետ: Միայն հասկանալով ապակու կառուցվածքի, բաղադրության, կառուցվածքի և կատարողականի ներքին փոխհարաբերությունները՝ հնարավոր կլինի պատրաստել ապակե նյութեր կամ արտադրանք՝ կանխորոշված ​​ֆիզիկաքիմիական հատկություններով՝ փոխելով քիմիական բաղադրությունը, ջերմային պատմությունը կամ օգտագործելով ֆիզիկական և քիմիական մշակման որոշ մեթոդներ:

Ապակու բնութագրերը

Ապակին ամորֆ պինդ նյութի ճյուղ է, որը ամուր մեխանիկական հատկություններով ամորֆ նյութ է։ Այն հաճախ կոչվում է «գերսառեցված հեղուկ»: Բնության մեջ կա պինդ նյութի երկու վիճակ՝ լավ վիճակ և ոչ լավ վիճակ։ Այսպես կոչված ոչ արտադրական վիճակն այն պինդ նյութի վիճակն է, որը ստացվում է տարբեր մեթոդներով և բնութագրվում է կառուցվածքային խանգարումներով։ Ապակե վիճակը մի տեսակ ոչ ստանդարտ պինդ է: Ապակու ատոմները բյուրեղի նման տարածության մեջ չունեն հեռահար դասավորվածություն, բայց դրանք նման են հեղուկին և ունեն կարճ հեռահար դասավորվածություն: Ապակին կարող է պահպանել որոշակի ձև, ինչպես պինդ նյութը, բայց ոչ ինչպես հեղուկը, որը հոսում է իր քաշի տակ: Ապակյա նյութերն ունեն հետևյալ հիմնական բնութագրերը.

(1) Իզոտրոպ ապակե նյութի մասնիկների դասավորությունը անկանոն է և վիճակագրորեն միատեսակ: Հետևաբար, երբ ապակու մեջ ներքին լարվածություն չկա, նրա ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները (ինչպիսիք են կարծրությունը, առաձգական մոդուլը, ջերմային ընդարձակման գործակիցը, ջերմային հաղորդունակությունը, բեկման ինդեքսը, հաղորդունակությունը և այլն) բոլոր ուղղություններով նույնն են: Այնուամենայնիվ, երբ ապակու մեջ լարվածություն կա, կառուցվածքային միատեսակությունը կկործանվի, և ապակին ցույց կտա անիզոտրոպություն, ինչպիսին է ակնհայտ օպտիկական ուղու տարբերությունը:

(2) Մետակայունություն

Ապակու մետաստաբիլ վիճակում լինելու պատճառն այն է, որ ապակին ստացվում է հալվածքի արագ սառեցման արդյունքում։ Սառեցման գործընթացում մածուցիկության կտրուկ աճի պատճառով մասնիկները ժամանակ չունեն բյուրեղների կանոնավոր դասավորություն ձևավորելու համար, և համակարգի ներքին էներգիան գտնվում է ոչ թե ամենացածր արժեքի վրա, այլ մետակայուն վիճակում. Այնուամենայնիվ, թեև ապակին ավելի բարձր էներգիայի վիճակում է, այն չի կարող ինքնաբերաբար փոխակերպվել արտադրանքի սենյակային ջերմաստիճանում բարձր մածուցիկության պատճառով. Միայն որոշակի արտաքին պայմաններում, այսինքն՝ մենք պետք է հաղթահարենք նյութի պոտենցիալ արգելքը ապակյա վիճակից մինչև բյուրեղային վիճակ, ապակին կարելի է առանձնացնել։ Ուստի թերմոդինամիկայի տեսանկյունից ապակու վիճակն անկայուն է, իսկ կինետիկայի տեսակետից՝ կայուն։ Թեև այն ունի ջերմության ինքնազատման միտում՝ վերածվելով բյուրեղի՝ ցածր ներքին էներգիայով, սակայն սենյակային ջերմաստիճանում բյուրեղային վիճակի վերածվելու հավանականությունը շատ փոքր է, ուստի ապակին գտնվում է մետաստաբիլ վիճակում։

(3) Հալման ֆիքսված կետ չկա

Ապակե նյութի փոխակերպումը պինդից հեղուկի կատարվում է որոշակի ջերմաստիճանի միջակայքում (փոխակերպման ջերմաստիճանի միջակայքում), որը տարբերվում է բյուրեղային նյութից և չունի ֆիքսված հալման կետ։ Երբ նյութը հալվածից վերածվում է պինդի, եթե դա բյուրեղացման գործընթաց է, համակարգում կձևավորվեն նոր փուլեր, և բյուրեղացման ջերմաստիճանը, հատկությունները և շատ այլ ասպեկտներ կտրուկ կփոխվեն:

Ջերմաստիճանի նվազման հետ հալոցի մածուցիկությունը մեծանում է, և վերջապես ձևավորվում է պինդ ապակին։ Պնդացման գործընթացը ավարտվում է ջերմաստիճանի լայն տիրույթում, և նոր բյուրեղներ չեն ձևավորվում: Հալվելուց պինդ ապակու անցման ջերմաստիճանի միջակայքը կախված է ապակու քիմիական բաղադրությունից, որը սովորաբար տատանվում է տասնյակից հարյուրավոր աստիճաններով, ուստի ապակին չունի հալման ֆիքսված կետ, այլ միայն փափկեցնող ջերմաստիճանի միջակայք: Այս միջակայքում ապակին աստիճանաբար վերածվում է viscoplastic-ից viscoelastic: Այս հատկության աստիճանական փոփոխության գործընթացը լավ մշակելիությամբ ապակու հիմքն է:

(4) Սեփականության փոփոխության շարունակականությունը և հետադարձելիությունը

Ապակե նյութի հատկության փոփոխության գործընթացը հալման վիճակից պինդ վիճակ է շարունակական և շրջելի, որում կա ջերմաստիճանի մի հատված, որը պլաստիկ է, որը կոչվում է «փոխակերպում» կամ «աննորմալ» շրջան, որտեղ հատկությունները ունեն հատուկ փոփոխություններ:

Բյուրեղացման դեպքում հատկությունները փոխվում են, ինչպես ցույց է տրված ABCD կորի մեջ, t. Դա նյութի հալման կետն է։ Երբ ապակին ձևավորվում է գերսառեցման արդյունքում, գործընթացը փոխվում է, ինչպես ցույց է տրված abkfe կորի մեջ: T-ն ապակու անցման ջերմաստիճանն է, t-ը ապակու փափկացման ջերմաստիճանն է: Օքսիդային ապակու համար այս երկու արժեքներին համապատասխան մածուցիկությունը կազմում է մոտ 101pa · s և 1005p · s:

Կոտրված ապակու կառուցվածքի տեսություն

«Ապակու կառուցվածքը» վերաբերում է տարածության մեջ իոնների կամ ատոմների երկրաչափական կոնֆիգուրացիային և ապակու ձևավորող կառուցվածքներին: Ապակու կառուցվածքի վերաբերյալ հետազոտությունը նյութականացրել է ապակու շատ գիտնականների տքնաջան ջանքերն ու իմաստությունը: Ապակու էությունը բացատրելու առաջին փորձը գ. Թամմանի գերսառեցված հեղուկի հիպոթեզը, որը պնդում է, որ ապակին գերսառեցված հեղուկ է, ապակու հալոցքից պինդ պնդացման գործընթացը միայն ֆիզիկական գործընթաց է, այսինքն՝ ջերմաստիճանի նվազմամբ ապակու մոլեկուլները աստիճանաբար մոտենում են կինետիկ էներգիայի նվազման պատճառով։ , և փոխազդեցության ուժը աստիճանաբար մեծանում է, ինչը ստիպում է ապակու աստիճանի բարձրացում և վերջապես ձևավորել խիտ և անկանոն պինդ նյութ։ Շատերը մեծ աշխատանք են կատարել։ Ժամանակակից ապակու կառուցվածքի ամենաազդեցիկ վարկածներն են՝ արտադրանքի տեսությունը, պատահական ցանցի տեսությունը, գելի տեսությունը, հինգանկյան սիմետրիայի տեսությունը, պոլիմերների տեսությունը և այլն։ Դրանցից ապակու լավագույն մեկնաբանությունն է արտադրանքի տեսությունը և պատահական ցանցը։

Բյուրեղների տեսություն

Ռանդելը 1930-ին առաջ քաշեց ապակու կառուցվածքի բյուրեղային տեսությունը, քանի որ որոշ ակնոցների ճառագայթման օրինաչափությունը նման է նույն կազմի բյուրեղների: Նա կարծում էր, որ ապակին կազմված է միկրոբյուրեղային և ամորֆ նյութից։ Միկրոարտադրանքն ունի կանոնավոր ատոմային դասավորություն և ակնհայտ սահման ամորֆ նյութի հետ: Միկրոարտադրանքի չափը 1,0 ~ 1,5 նմ է, և դրա պարունակությունը կազմում է ավելի քան 80%: Խաթարված է միկրոբյուրեղների կողմնորոշումը։ Ուսումնասիրելով սիլիկատային օպտիկական ապակու կռումը, Լեբեդևը պարզել է, որ 520 ℃ ջերմաստիճանով ապակու բեկման ցուցիչի կորի հանկարծակի փոփոխություն է տեղի ունեցել: Նա բացատրեց այս երևույթը որպես քվարցի «միկրոբյուրեղային» միատարր փոփոխություն ապակու մեջ 520 ℃: Լեբեդևը կարծում էր, որ ապակին կազմված է բազմաթիվ «բյուրեղներից», որոնք տարբերվում են միկրոբյուրեղայինից, «բյուրեղից» անցումը ամորֆ շրջանին ավարտվում է քայլ առ քայլ, և դրանց միջև ակնհայտ սահման չկա։