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玻璃的微觀結(jié)構(gòu)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(zhì)玻璃的物理、化學(xué)性質(zhì)(如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、電導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)橐后w是一定溫度區(qū)域(即軟化溫度范圍)內(nèi)進行的,它與結(jié)晶物質(zhì)不同,沒有固定的熔點。

  3)亞穩(wěn)性

  玻璃態(tài)物質(zhì)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(zhuǎn)變時,冷卻過程中黏度急劇增大,質(zhì)點來不及做有規(guī)則排列而形成晶體,沒有釋出結(jié)晶潛熱,因此,玻璃態(tài)物質(zhì)比結(jié)晶態(tài)物質(zhì)含有較高的內(nèi)能,其能量介于熔融態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間,屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。從力學(xué)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(zhuǎn)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(zhì)從熔融態(tài)到固體狀態(tài)的過程是漸變的,其物理、化學(xué)性質(zhì)的變化也是連續(xù)的和漸變的。這與熔體的結(jié)晶過程明顯不同,結(jié)晶過程必然出現(xiàn)新相,在結(jié)晶溫度點附近,許多性質(zhì)會發(fā)生突變。而玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)是在較寬溫度范圍內(nèi)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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