Структурата на стаклото
Физичко-хемиските својства на стаклото не се одредуваат само од неговиот хемиски состав, туку и тесно поврзани со неговата структура. Само со разбирање на внатрешниот однос помеѓу структурата, составот, структурата и перформансите на стаклото, може да биде возможно да се направат стаклени материјали или производи со однапред одредени физичко-хемиски својства со менување на хемискиот состав, термичка историја или користење на некои физички и хемиски методи на обработка.
Карактеристики на стаклото
Стаклото е гранка на аморфна цврстина, која е аморфна материја со цврсти механички својства. Често се нарекува „супер ладена течност“. Во природата, постојат две состојби на цврста материја: добра состојба и не-добра состојба. Таканаречената непродуктивна состојба е состојба на цврста материја која се добива со различни методи и се карактеризира со структурно нарушување. Стаклената состојба е еден вид нестандардна цврстина. Атомите во стаклото немаат подредено распоредување на долг дострел во вселената како кристалот, но тие се слични на течни и имаат подреден распоред со краток дострел. Стаклото може да одржи одредена форма како цврста, но не како течност што тече под сопствената тежина. Стаклените супстанции ги имаат следните главни карактеристики.
(1) Распоредот на честичките од изотропниот стаклен материјал е неправилен и статистички рамномерен. Затоа, кога нема внатрешно напрегање во стаклото, неговите физички и хемиски својства (како што се цврстина, модул на еластичност, коефициент на топлинска експанзија, топлинска спроводливост, индекс на прекршување, спроводливост итн.) се исти во сите правци. Меѓутоа, кога има стрес во стаклото, структурната униформност ќе биде уништена, а стаклото ќе покаже анизотропија, како што е очигледната разлика во оптичката патека.
(2) Метастабилност
Причината зошто стаклото е во метастабилна состојба е тоа што стаклото се добива со брзо ладење на топењето. Поради наглото зголемување на вискозноста за време на процесот на ладење, честичките немаат време да формираат редовно распоредување на кристали, а внатрешната енергија на системот не е на најниска вредност, туку во метастабилна состојба; Сепак, иако стаклото е во повисока енергетска состојба, не може спонтано да се трансформира во производ поради неговата висока вискозност на собна температура; Само под одредени надворешни услови, односно, мораме да ја надминеме потенцијалната бариера на материјалот од стаклена состојба во кристална состојба, стаклото може да се одвои. Затоа, од гледна точка на термодинамиката, состојбата на стаклото е нестабилна, но од гледна точка на кинетиката е стабилна. Иако има тенденција на самоослободување топлина трансформирајќи се во кристал со мала внатрешна енергија, веројатноста да се трансформира во кристална состојба е многу мала на собна температура, така што стаклото е во метастабилна состојба.
(3) Нема фиксна точка на топење
Трансформацијата на стаклената супстанција од цврста во течна се врши во одреден температурен опсег (температурен опсег на трансформација), кој се разликува од кристалната супстанција и нема фиксна точка на топење. Кога супстанцијата се трансформира од топена во цврста, ако се работи за процес на кристализација, ќе се формираат нови фази во системот, а температурата на кристализација, својствата и многу други аспекти нагло ќе се променат.
Како што се намалува температурата, се зголемува вискозноста на топењето и на крајот се формира цврстото стакло. Процесот на зацврстување е завршен во широк температурен опсег и не се формираат нови кристали. Температурниот опсег на премин од топено во цврсто стакло зависи од хемискиот состав на стаклото, кој генерално флуктуира во десетици до стотици степени, така што стаклото нема фиксна точка на топење, туку само температурен опсег на омекнување. Во овој опсег, стаклото постепено се трансформира од вископластично во вискоеластично. Процесот на постепена промена на ова својство е основа на стаклото со добра обработливост.
(4) Континуитет и реверзибилност на имотната промена
Процесот на промена на својствата на стаклениот материјал од состојба на топење во цврста состојба е континуиран и реверзибилен, во кој има дел од температурниот регион кој е пластичен, наречен „трансформација“ или „абнормален“ регион, во кој својствата имаат посебни промени.
Во случај на кристализација, својствата се менуваат како што е прикажано во кривата ABCD, т. Тоа е точката на топење на материјалот. Кога стаклото се формира со суперладење, процесот се менува како што е прикажано во кривата abkfe. T е температурата на транзиција на стаклото, t е температурата на омекнување на стаклото. За оксидното стакло, вискозноста што одговара на овие две вредности е околу 101pa · s и 1005p · s.
Теорија на структурата на скршеното стакло
„Стаклена структура“ се однесува на геометриската конфигурација на јоните или атомите во вселената и структурата што ја формираат во стаклото. Истражувањето за стаклената структура ги материјализираше макотрпните напори и мудроста на многу научници за стакло. Првиот обид да се објасни суштината на стаклото е г. Тамановата хипотеза за суперладена течност, која тврди дека стаклото е супер ладена течност, Процесот на зацврстување на стаклото од топење во цврсто е само физички процес, односно со намалувањето на температурата, молекулите на стаклото постепено се приближуваат поради намалувањето на кинетичката енергија , а силата на интеракцијата постепено се зголемува, што го зголемува степенот на стаклото и на крајот се формира густа и неправилна цврста материја. Многу луѓе имаат направено многу работа. Највлијателните хипотези за модерната стаклена структура се: теорија на производи, теорија на случајна мрежа, теорија на гел, теорија на симетрија со пет агли, теорија на полимер и сл. Меѓу нив, најдобрата интерпретација на стаклото е теоријата на производот и случајната мрежа.
Кристална теорија
Рандел ја предложи кристалната теорија за стаклената структура во 1930 година, бидејќи шемата на зрачење на некои чаши е слична на онаа на кристалите од истиот состав. Тој сметал дека стаклото е составено од микрокристален и аморфен материјал. Микропроизводот има правилен атомски распоред и очигледна граница со аморфен материјал. Големината на микропроизводот е 1,0 ~ 1,5 nm, а неговата содржина изнесува повеќе од 80%. Ориентацијата на микрокристалните е нарушена. При проучувањето на жарењето на силикатно оптичко стакло, Лебедев открил дека има ненадејна промена во кривата на индексот на рефракција на стаклото со температура од 520 ℃. Тој го објасни овој феномен како хомогена промена на кварцот „микрокристален“ во стакло на 520 ℃. Лебедев верувал дека стаклото е составено од бројни „кристали“, кои се разликуваат од микрокристалните, Преминот од „кристален“ во аморфен регион се завршува чекор по чекор и нема очигледна граница меѓу нив.
Време на објавување: мај-31-2021 година