Basis Wëssen vun Glas

D'Struktur vum Glas

Physikalesch chemesch Eegeschafte vu Glas ginn net nëmme vu senger chemescher Zesummesetzung bestëmmt, awer och enk mat senger Struktur verbonnen. Nëmmen duerch Versteesdemech vun der intern Relatioun tëscht der Struktur, Zesummesetzung, Struktur an Leeschtung vun Glas, kann et méiglech ginn Glas Materialien oder Produite mat predeterminéiert physicochemical Eegeschaften ze maachen duerch Ännerung vun der chemescher Zesummesetzung, thermesch Geschicht oder e puer kierperlech a chemesch Behandlung Methoden benotzt.

Charakteristiken vun Glas

Glas ass eng Branche vun amorphem Feststoff, dat ass en amorph Material mat zolidd mechanesch Eegeschaften. Et gëtt dacks "supergekillte Flëssegkeet" genannt. An der Natur ginn et zwee Staate vu fester Matière: gudden Zoustand an net gudden Zoustand. De sougenannte netproduktive Staat ass den Zoustand vun der fester Matière, déi duerch verschidde Methoden kritt gëtt a sech duerch strukturell Stéierungen charakteriséiert. Glassy Staat ass eng Zort net-Standard Feststoff. D'Atomer am Glas hunn net laangfristeg bestallt Arrangement am Weltraum wéi Kristall, awer si sinn ähnlech wéi Flëssegkeet an hunn kuerzfristeg bestallt Arrangement. Glas kann eng gewësse Form behalen wéi e Feststoff, awer net wéi eng Flëssegkeet déi ënner sengem eegene Gewiicht fléisst. Glasfërmeg Substanzen hunn déi folgend Haaptcharakteristiken.

(1) D'Arrangement vun de Partikelen aus isotropem Glasmaterial ass onregelméisseg a statistesch eenheetlech. Dofir, wann et keen internen Stress am Glas ass, sinn seng physesch a chemesch Eegeschaften (wéi Hardness, elastesche Modul, thermesch Expansiounskoeffizient, thermesch Konduktivitéit, Brechungsindex, Konduktivitéit, etc.) d'selwecht an all Richtungen. Wéi och ëmmer, wann et Stress am Glas ass, wäert d'strukturell Uniformitéit zerstéiert ginn, an d'Glas wäert Anisotropie weisen, sou wéi evident optesch Weedifferenz.

(2) Metastabilitéit

De Grond firwat d'Glas an engem metastabilen Zoustand ass, ass datt d'Glas duerch séier Ofkillung vun der Schmelz kritt gëtt. Wéinst der scharfen Erhéijung vun der Viskositéit während dem Ofkillungsprozess hunn d'Partikelen keng Zäit fir regelméisseg Arrangement vu Kristalle ze bilden, an d'intern Energie vum System ass net um niddregsten Wäert, awer am metastabile Staat; Wéi och ëmmer, obwuel d'Glas an engem méi héijen Energiezoustand ass, kann et net spontan an d'Produkt transforméieren wéinst senger héijer Viskositéit bei Raumtemperatur; Nëmmen ënner bestëmmten externen Konditiounen, dat heescht, musse mir d'potenziell Barrière vum Material vum glasleche Staat op de kristallinesche Staat iwwerwannen, kann d'Glas getrennt ginn. Dofir, aus der Siicht vun der Thermodynamik, ass de Glaszoustand onbestänneg, awer aus der Siicht vun der Kinetik ass et stabil. Och wann et d'Tendenz huet fir selbstbefreiend Hëtzt ze transforméieren an de Kristall mat gerénger interner Energie ze transforméieren, ass d'Wahrscheinlechkeet fir an de Kristallzoustand ze transforméieren ganz kleng bei Raumtemperatur, sou datt d'Glas an engem metastabile Staat ass.

(3) Kee fixe Schmelzpunkt

D'Transformatioun vun enger glaslecher Substanz vu fest op Flëssegkeet gëtt an engem bestëmmten Temperaturberäich (Transformatiounstemperaturberäich) duerchgefouert, wat anescht ass wéi kristallin Substanz a kee fixe Schmelzpunkt huet. Wann eng Substanz vu Schmelz zu Fest transforméiert gëtt, wann et e Kristalliséierungsprozess ass, ginn nei Phasen am System geformt, an d'Kristalliséierungstemperatur, d'Eegeschafte a vill aner Aspekter änneren abrupt

Wéi d'Temperatur erofgeet, erhéicht d'Viskositéit vun der Schmelz, a schliisslech gëtt de festen Glas geformt. De Solidifikatiounsprozess gëtt an engem breet Temperaturberäich ofgeschloss, a keng nei Kristalle gi geformt. D'Temperaturberäich vum Iwwergang vu Schmelz op zolidd Glas hänkt vun der chemescher Zesummesetzung vum Glas of, déi allgemeng an Zénger bis Honnerte vu Grad schwankt, sou datt d'Glas kee fixe Schmelzpunkt huet, awer nëmmen e erweiderten Temperaturberäich. An dësem Beräich verwandelt sech d'Glas graduell vu viscoplastesch op viskoelastesch. De graduelle Verännerungsprozess vun dëser Immobilie ass d'Basis vu Glas mat gudder Veraarbechtbarkeet.

(4) Kontinuitéit an reversibility vun Propriétéit änneren

D'Eegeschaftsännerungsprozess vu glänzendem Material vu Schmelzzoustand zu festen Zoustand ass kontinuéierlech an reversibel, an deem et eng Sektioun vun der Temperaturregioun ass, déi plastesch ass, genannt "Transformatioun" oder "abnormal" Regioun, an där d'Eegeschafte speziell Ännerungen hunn.

Am Fall vun der Kristalliséierung änneren d'Eegeschafte wéi an der Kurve ABCD, t. Et ass de Schmelzpunkt vum Material. Wann d'Glas duerch Supercooling geformt gëtt, ännert de Prozess wéi an der abkfe Curve gewisen. T ass d'Glas Iwwergangstemperatur, t ass d'Erweichungstemperatur vum Glas. Fir Oxidglas ass d'Viskositéit, déi zu dësen zwee Wäerter entsprécht, ongeféier 101pa · s an 1005p · s.

Strukturtheorie vu gebrochenen Glas

"Glas Struktur" bezitt sech op déi geometresch Konfiguratioun vun Ionen oder Atomer am Weltraum an d'Strukturformer déi se a Glas bilden. D'Fuerschung iwwer d'Glasstruktur huet déi ustrengend Efforten a Wäisheet vu ville Glaswëssenschaftler materialiséiert. Den éischte Versuch d'Essenz vum Glas z'erklären ass g. Dem Tamman seng supergekillte Flëssegkeetshypothese, déi hält datt Glas supergekillte Flëssegkeet ass, De Prozess vu Glas, dee vu Schmelz zu Feststoff solidifizéieren ass nëmmen e physikalesche Prozess, dat heescht, mat der Ofsenkung vun der Temperatur, kommen d'Moleküle vum Glas graduell un wéinst der Ofsenkung vun der kinetescher Energie , an d'Interaktiounskraaft geet graduell erop, wat de Grad vu Glas erhéicht, a schliisslech eng dichten an onregelméisseg fest Substanz bilden. Vill Leit hu vill Aarbecht gemaach. Déi beaflosst Hypothesen vun der moderner Glasstruktur sinn: Produkttheorie, Zoufallsnetztheorie, Geltheorie, Fënnefwinkelsymmetrietheorie, Polymertheorie a sou weider. Ënnert hinnen ass déi bescht Interpretatioun vu Glas d'Theorie vum Produkt an zoufälleg Netzwierk.

Crystal Theorie

Randell l der Kristallsglas produzéiert Theorie vun Glas Struktur an 1930, well d'Stralungsmuster vun e puer Brëller ähnlech ass wéi déi vun de Kristalle vun der selwechter Zesummesetzung. Hien huet geduecht datt Glas aus mikrokristallinem an amorphem Material besteet. De Mikroprodukt huet reegelméisseg atomarer Arrangement an offensichtlech Grenz mat amorphem Material. D'Gréisst vum Mikroprodukt ass 1.0 ~ 1.5nm, a säin Inhalt ass méi wéi 80%. D'Orientéierung vu Mikrokristallin ass gestéiert. Beim Studium vun der Glühung vum opteschen Silikatglas huet de Lebedev festgestallt, datt et eng plötzlech Ännerung an der Kurve vum Glasbriechungsindex mat enger Temperatur vu 520 ℃ war. Hien huet dëst Phänomen erkläert wéi déi homogen Ännerung vum Quarz "mikrokristallin" am Glas bei 520 ℃. De Lebedev huet gegleeft datt d'Glas aus villen "Kristalle" besteet, déi anescht wéi mikrokristallin sinn.