Shisha haqida asosiy bilimlar

Shishaning tuzilishi

Shishaning fizik-kimyoviy xossalari nafaqat uning kimyoviy tarkibi bilan, balki tuzilishi bilan ham chambarchas bog'liq. Shishaning tuzilishi, tarkibi, tuzilishi va ishlashi o'rtasidagi ichki bog'liqlikni tushunish orqali faqat kimyoviy tarkibni, issiqlik tarixini o'zgartirish yoki ba'zi fizik va kimyoviy tozalash usullarini qo'llash orqali oldindan belgilangan fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega shisha materiallar yoki mahsulotlarni tayyorlash mumkin.

Shishaning xususiyatlari

Shisha - qattiq mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan amorf material bo'lgan amorf qattiq moddaning filiali. U ko'pincha "super sovutilgan suyuqlik" deb ataladi. Tabiatda qattiq moddaning ikkita holati mavjud: yaxshi holat va yaxshi bo'lmagan holat. Nonproduktiv holat deb atalmish qattiq moddaning turli usullar bilan olingan va strukturaning buzilishi bilan tavsiflangan holatidir. Shishasimon holat o'ziga xos nostandart qattiq moddadir. Shishadagi atomlar kosmosda kristall kabi uzoq masofali tartiblangan tartibga ega emas, lekin ular suyuqlikka o'xshaydi va qisqa masofali tartibli tartibga ega. Shisha qattiq jism kabi ma'lum bir shaklni saqlab qolishi mumkin, lekin o'z og'irligi ostida oqadigan suyuqlik kabi emas. Shishasimon moddalar quyidagi asosiy xususiyatlarga ega.

(1) Izotrop shishasimon materialning zarrachalarining joylashishi tartibsiz va statistik jihatdan bir xil. Shuning uchun shishada ichki kuchlanish bo'lmaganda, uning fizik va kimyoviy xossalari (qattiqlik, elastik modul, issiqlik kengayish koeffitsienti, issiqlik o'tkazuvchanligi, sindirish ko'rsatkichi, o'tkazuvchanlik va boshqalar) barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi. Biroq, oynada stress mavjud bo'lganda, strukturaning bir xilligi buziladi va shisha anizotropiyani ko'rsatadi, masalan, aniq optik yo'l farqi.

(2) metastabillik

Shishaning metastabil holatda bo'lishining sababi shundaki, shisha eritmani tez sovutish orqali olinadi. Sovutish jarayonida viskozitenin keskin ortishi tufayli zarrachalar kristallarning muntazam joylashishini shakllantirishga vaqtlari yo'q va tizimning ichki energiyasi eng past qiymatda emas, balki metastabil holatda bo'ladi; Biroq, shisha yuqori energiya holatida bo'lsa-da, xona haroratida yuqori viskozitesi tufayli o'z-o'zidan mahsulotga aylana olmaydi; Faqat ma'lum tashqi sharoitlarda, ya'ni materialning shishasimon holatdan kristal holatiga o'tadigan potentsial to'siqni engib o'tishimiz kerak, shishani ajratish mumkin. Shuning uchun termodinamika nuqtai nazaridan shisha holati beqaror, kinetik nuqtai nazardan esa barqarordir. U past ichki energiyaga ega bo'lgan kristallga aylanadigan issiqlikni o'z-o'zidan chiqarish tendentsiyasiga ega bo'lsa-da, xona haroratida kristall holatga o'tish ehtimoli juda kichik, shuning uchun shisha metastabil holatda.

(3) Ruxsat etilgan erish nuqtasi yo'q

Shishasimon moddaning qattiq moddadan suyuqlikka aylanishi ma'lum harorat oralig'ida (transformatsiya temperaturasi diapazoni) amalga oshiriladi, bu kristall moddadan farq qiladi va qattiq erish nuqtasiga ega emas. Modda eritmadan qattiq holatga o'tganda, agar u kristallanish jarayoni bo'lsa, tizimda yangi fazalar hosil bo'ladi va kristallanish harorati, xususiyatlari va boshqa ko'plab jihatlar keskin o'zgaradi.

Haroratning pasayishi bilan eritmaning viskozitesi oshadi va nihoyat qattiq shisha hosil bo'ladi. Qattiqlashuv jarayoni keng harorat oralig'ida yakunlanadi va yangi kristallar hosil bo'lmaydi. Eritmadan qattiq shishaga o'tishning harorat oralig'i shishaning kimyoviy tarkibiga bog'liq bo'lib, u odatda o'nlab va yuzlab darajalarda o'zgarib turadi, shuning uchun shisha qattiq erish nuqtasiga ega emas, faqat yumshatuvchi harorat oralig'i. Bu diapazonda shisha asta-sekin viskoplastikdan viskoelastikga aylanadi. Ushbu xususiyatni bosqichma-bosqich o'zgartirish jarayoni yaxshi ishlov berish qobiliyatiga ega shishaning asosidir.

(4) Mulk o'zgarishining uzluksizligi va qaytarilishi

Shishasimon materialning erish holatidan qattiq holatga o'tish xususiyatini o'zgartirish jarayoni uzluksiz va teskari bo'lib, unda harorat mintaqasining plastik bo'lgan "transformatsiya" yoki "g'ayritabiiy" mintaqa deb ataladigan qismi mavjud bo'lib, unda xususiyatlar maxsus o'zgarishlarga ega.

Kristallanish holatida xususiyatlar ABCD egri chizig'ida ko'rsatilganidek o'zgaradi, t. Bu materialning erish nuqtasi. Shisha o'ta sovutish orqali hosil bo'lganda, jarayon abkfe egri chizig'ida ko'rsatilganidek o'zgaradi. T - shisha o'tish harorati, t - shishaning yumshatilish harorati. Oksid oynasi uchun bu ikki qiymatga mos keladigan yopishqoqlik taxminan 101pa · s va 1005p · s ni tashkil qiladi.

Shisha singan tuzilish nazariyasi

"Shisha tuzilishi" kosmosdagi ionlar yoki atomlarning geometrik konfiguratsiyasini va ular shishada hosil bo'lgan tuzilmalarni anglatadi. Shisha tuzilishi bo'yicha tadqiqotlar ko'plab shisha olimlarining mashaqqatli harakatlari va donoligini amalga oshirdi. Shishaning mohiyatini tushuntirishga birinchi urinish g. Tammanning o'ta sovutilgan suyuqlik gipotezasi, shisha o'ta sovutilgan suyuqlikdir, shishaning eritmadan qattiq holga kelishi faqat fizik jarayondir, ya'ni haroratning pasayishi bilan kinetik energiyaning pasayishi tufayli shisha molekulalari asta-sekin yaqinlashadi. , va o'zaro ta'sir kuchi asta-sekin o'sib boradi, bu shisha darajasini oshiradi va nihoyat zich va tartibsiz qattiq moddani hosil qiladi. Ko'p odamlar juda ko'p ish qildilar. Zamonaviy shisha strukturasining eng ta'sirli farazlari: mahsulot nazariyasi, tasodifiy tarmoq nazariyasi, jel nazariyasi, besh burchakli simmetriya nazariyasi, polimer nazariyasi va boshqalar. Ularning orasida shishaning eng yaxshi talqini mahsulot va tasodifiy tarmoq nazariyasidir.

Kristal nazariyasi

Randell l 1930 yilda shisha strukturasining kristall nazariyasini ilgari surdi, chunki ba'zi ko'zoynaklarning nurlanish naqshlari bir xil tarkibdagi kristallarnikiga o'xshaydi. U shisha mikrokristalli va amorf moddalardan iborat deb o'ylagan. Mikromahsulot muntazam atomik joylashuvga va amorf material bilan aniq chegaraga ega. Mikromahsulot hajmi 1,0 ~ 1,5 nm bo'lib, uning tarkibi 80% dan ortiqni tashkil qiladi. Mikrokristalning orientatsiyasi buzilgan. Lebedev silikat optik oynasining tavlanishini o'rganishda 520 ℃ haroratda shisha sinishi indeksining egri chizig'ida keskin o'zgarish borligini aniqladi. U bu hodisani 520 ℃ da shishadagi "mikrokristal" kvartsning bir hil o'zgarishi deb tushuntirdi. Lebedev shishaning mikrokristaldan farq qiladigan ko'plab "kristallardan" iboratligiga ishongan, "kristal" dan amorf hududga o'tish bosqichma-bosqich yakunlanadi va ular o'rtasida aniq chegara yo'q.