Pangaweruh Dasar Kaca

Struktur kaca

Sipat fisikokimia kaca teu ukur ditangtukeun ku komposisi kimia na, tapi ogé raket patalina jeung struktur na. Ngan ku pamahaman hubungan internal antara struktur, komposisi, struktur jeung kinerja kaca, bisa mungkin nyieun bahan kaca atawa produk mibanda sipat physicochemical predetermined ku cara ngarobah komposisi kimiawi, sajarah termal atawa ngagunakeun sababaraha métode perlakuan fisik jeung kimia.

Ciri tina kaca

Kaca mangrupa cabang tina padet amorf, nu mangrupa bahan amorf mibanda sipat mékanis padet. Ieu sering disebut "cairan supercooled". Di alam, aya dua kaayaan zat padet: kaayaan alus jeung kaayaan teu alus. Nu disebut kaayaan nonproduktif nyaéta kaayaan zat padet diala ku métode béda jeung dicirikeun ku gangguan struktural. kaayaan kaca mangrupakeun jenis padet non-standar. Atom-atom dina kaca teu mibanda susunan susunan jarak jauh dina spasi kawas kristal, tapi sipatna sarupa cair jeung boga susunan susunan jarak pondok. Kaca bisa ngajaga bentuk nu tangtu kawas padet, tapi teu kawas cairan ngalir handapeun beurat sorangan. Zat kaca gaduh ciri utama di handap ieu.

(1) Susunan partikel tina bahan kaca isotropik henteu teratur sareng seragam sacara statistik. Ku alatan éta, lamun euweuh stress internal dina kaca, sipat fisik jeung kimia (kayaning karasa, modulus elastis, koefisien ékspansi termal, konduktivitas termal, indéks réfraktif, konduktivitas, jsb) sarua dina sagala arah. Sanajan kitu, lamun aya stress dina kaca, nu uniformity struktural bakal ancur, sarta kaca bakal némbongkeun anisotropi, kayaning bédana jalur optik atra.

(2) Metastabilitas

Alesan naha gelas aya dina kaayaan métastabil nyaéta gelas dicandak ku cooling gancang tina ngalembereh. Alatan kanaékan seukeut tina viskositas salila prosés cooling, partikel teu boga waktu pikeun ngabentuk susunan biasa kristal, sarta énergi internal sistem teu di nilai panghandapna, tapi dina kaayaan metastabil; Sanajan kitu, sanajan kaca aya dina kaayaan énergi nu leuwih luhur, éta moal bisa spontaneously transformasi kana produk alatan viskositas tinggi na dina suhu kamar; Ngan dina kaayaan éksternal anu tangtu, nyaéta, urang kedah ngatasi halangan poténsial bahan tina kaayaan kaca ka kaayaan kristalin, tiasa kaca dipisahkeun. Ku alatan éta, tina sudut pandang termodinamika, kaayaan kaca teu stabil, tapi tina sudut pandang kinétika, éta stabil. Sanajan eta boga kacenderungan diri ngaleupaskeun panas transforming kana kristal kalawan énergi internal low, kamungkinan transforming kana kaayaan kristal pisan leutik dina suhu kamar, jadi kaca dina kaayaan metastabil.

(3) Taya titik lebur tetep

Transformasi zat kaca tina padet ka cair dilaksanakeun dina rentang suhu nu tangtu (rentang suhu transformasi), nu béda ti zat kristalin sarta euweuh titik lebur tetep. Nalika zat dirobih tina lebur ka padet, upami éta prosés kristalisasi, fase anyar bakal kabentuk dina sistem, sareng suhu kristalisasi, sipat sareng seueur aspek sanésna bakal robih sacara tiba-tiba.

Nalika suhu turun, viskositas lebur naék, sareng tungtungna kabentuk gelas padet. Prosés solidification réngsé dina rentang suhu lega, sarta euweuh kristal anyar kabentuk. Kisaran suhu transisi tina ngalembereh ka kaca padet gumantung kana komposisi kimia kaca, nu umumna fluctuates dina puluhan nepi ka ratusan derajat, jadi kaca teu boga titik lebur tetep, tapi ngan hiji rentang suhu softening. Dina rentang ieu, kaca laun robah tina viscoplastic ka viscoelastic. Prosés parobihan bertahap tina sipat ieu mangrupikeun dasar kaca kalayan kamampuan prosés anu saé.

(4) Continuity na reversibility robah sipat

Prosés parobahan sipat bahan kaca tina kaayaan lebur ka kaayaan padet téh kontinyu sarta malik, di mana aya bagian wewengkon suhu nu plastik, disebutna "transformasi" atawa "abnormal" wewengkon, nu sipat boga parobahan husus.

Dina kasus kristalisasi, sipat robah ditémbongkeun saperti dina kurva ABCD, t. Éta titik lebur bahan. Nalika kaca kabentuk ku supercooling, prosés robah ditémbongkeun saperti dina kurva abkfe. T nyaéta suhu transisi kaca, t nyaéta suhu softening kaca. Pikeun kaca oksida, viskositas pakait jeung dua nilai ieu ngeunaan 101pa · s jeung 1005p · s.

Téori struktur kaca pegat

"Struktur kaca" nujul kana konfigurasi géométri ion atawa atom dina spasi jeung struktur urut maranéhna ngabentuk dina kaca. Panalungtikan ngeunaan struktur kaca geus materialized usaha painstaking jeung hikmah loba élmuwan kaca. Usaha munggaran pikeun ngajelaskeun hakekat kaca nyaéta g. hipotésis cair supercooled tamman, nu nyepeng kaca téh cair supercooled, Prosés kaca solidifying ti ngalembereh ka padet ngan hiji prosés fisik, nyaeta, jeung turunna suhu, molekul kaca laun ngadeukeutan alatan turunna énergi kinétik. , sarta gaya interaksi laun naek, nu ngajadikeun darajat kaca nambahan, sarta tungtungna ngabentuk zat padet tur teratur. Loba jalma geus dipigawé loba karya. Hipotesis anu paling berpengaruh dina struktur kaca modern nyaéta: téori produk, téori jaringan acak, téori gél, téori simétri lima sudut, téori polimér sareng saterasna. Di antarana, interpretasi pangalusna kaca nyaéta téori produk jeung jaringan acak.

Téori kristal

Randell l nempatkeun maju téori kristal ngeunaan struktur kaca dina 1930, sabab pola radiasi sababaraha gelas téh sarupa jeung nu ti kristal tina komposisi sarua. Anjeunna ngira yén kaca diwangun ku microcrystalline sareng bahan amorf. Mikroproduk ngagaduhan susunan atom teratur sareng wates anu jelas sareng bahan amorf. Ukuran microproduct nyaeta 1.0 ~ 1.5nm, sarta eusina akun pikeun leuwih ti 80%. Orientasi microcrystalline henteu teratur. Dina ngulik anil kaca optik silikat, Lebedev manggihan yén aya parobahan ngadadak dina kurva indéks réfraktif kaca kalayan suhu 520 ℃. Anjeunna ngajelaskeun fenomena ieu salaku parobahan homogen tina quartz "microcrystalline" dina kaca dina 520 ℃. Lebedev percaya yén kaca diwangun ku sababaraha "kristal", nu béda ti microcrystalline, Transisi ti "kristal" ka wewengkon amorf geus réngsé step by step, sarta euweuh wates atra antara aranjeunna.