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玻璃的微觀結構及特性

山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-12-17

摘要
  玻璃是一種非晶體材料,其分子不像晶體那樣在空間具有長程有序的排列,而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形,不像液體那樣隨重力作用而流動。所以玻

  玻璃是一種非晶體材料,其分子不像晶體那樣在空間具有長程有序的排列,而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形,不像液體那樣隨重力作用而流動。所以玻璃有以下特性:

  1)各向同性

  玻璃的分子排列是無規(guī)則的,其分子在空間中具有統(tǒng)計上的均勻性。在理想狀態(tài)下,均質玻璃的物理、化學性質(如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導熱率、電導率等)在各方向都是相同的。

  2)無固定熔點

  因為玻璃是混合物,非晶體,所以無固定熔沸點。玻璃由固體轉變?yōu)橐后w是一定溫度區(qū)域(即軟化溫度范圍)內進行的,它與結晶物質不同,沒有固定的熔點。

  3)亞穩(wěn)性

  玻璃態(tài)物質一般是由熔融體快速冷卻而得到,從熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉變時,冷卻過程中黏度急劇增大,質點來不及做有規(guī)則排列而形成晶體,沒有釋出結晶潛熱,因此,玻璃態(tài)物質比結晶態(tài)物質含有較高的內能,其能量介于熔融態(tài)和結晶態(tài)之間,屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。從力學觀點看,玻璃是一種不穩(wěn)定的高能狀態(tài),比如存在低能量狀態(tài)轉化的趨勢,即有析晶傾向,所以,玻璃是一種亞穩(wěn)態(tài)固體材料。

  4)漸變性可逆性

  玻璃態(tài)物質從熔融態(tài)到固體狀態(tài)的過程是漸變的,其物理、化學性質的變化也是連續(xù)的和漸變的。這與熔體的結晶過程明顯不同,結晶過程必然出現(xiàn)新相,在結晶溫度點附近,許多性質會發(fā)生突變。而玻璃態(tài)物質從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)是在較寬溫度范圍內完成的,隨著溫度逐漸降低,玻璃熔體黏度逐漸增大,最后形成固態(tài)玻璃,但是過程中沒有新相形成。相反玻璃加熱變?yōu)槿垠w的過程也是漸變的。

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