SHPORA.net :: PDA | |
Main FAQ гуманитарные науки естественные науки математические науки технические науки Природа стеклообразного состояния (характеристика и особенности свойств стекол) (рассматриваются оксидные стекла) 1. изотропия свойств (характерно для твердых аморфных тел); 2. отсутствие определенной температуры плавления – термопластичность (характерно для твердых аморфных тел); a. т.е. обладающие в результате постепенного повышения вязкости с повышением температуры механическими свойствами твердых тел; b. процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратим; 3. сравнительно большая вязкость , Пас; 4. пространственная структура – «сетка», «каркас»; Атомы и ионы начинают полимеризоваться – объединяться в крупные молекулы и комплексы (т.н. кластеры) Увеличиваются размеры молекул Снижается скорость колебательно движения Повышается вязкость Именно так образуется типичное стекло. Металлы не склонны образовывать кластеры в расплавах (имеют плотную упаковку – координационное число = 8…12 - и ненаправленную металлическую связь) 5. термодинамическая неустойчивость Стекла термодинамически неравновесны – при определенных температурных условиях они способны к рекристаллизации – т.н. расстекловыванию. Расстекловывание повышает хрупкость, портит (снижает) прозрачность. Борьба: - подбор состава, соответствующего условиям эксплуатации; сокращение срока пребывания в области опасных температур…Механизм расстекловывания… 6. малая теплота кристаллизации (отсутствие площадки на кривой плавления) 7. химический состав (оксиды – самые разные) 1. оксиды стеклообразующие (способные создавать пространственную сетку): - оксиды Si, B, P, Y, Ge, As; правило: в любом стекле должен быть хотя бы один стеклообразующий оксид; 2. оксиды, не дающие стабильной стекловидной структуры: 2.1. оксиды Al, Fe и др. (но они способны замещать стеклообразующие оксиды в структурной сетке); 2.2. оксиды ЩМ и ЩЗМ (Na, K, Ca,…) – некоторые могут подавлять склонность к кристаллизации и даже приводить к дефектам на молекулярном уровне, но сильно снижают вязкость стекол, что очень важно технологически (снижается температура варки стекла и обработки изделий). Иногда их называют модификаторами. По содержанию оксидов ЩМ и ЩЗМ стекла бывают: 2.2.1. бесщелочные (кварцевое) 2.2.2. щелочные без тяжелых оксидов (натриевые, калиевые, калийнатриевые) 2.2.3. щелочные с высоким содержанием щелочных оксидов (силикатно-свинцовое, бариевое) 8. малое изменение объема при плавлении Это связано с межатомными силами. Связи Si=O очень прочные и межатомные расстояния при повышении температуры меняются очень незначительно: это особенно понятно на примере кварцевого стекла, состоящего на 99,9% из выше указанных тетраэдров, соединенных в сетку. Другие стекла содержат кроме указанных тетраэдров другие элементы (катионы Al, B, K, Na). Под влиянием последних прочность связей Si=O ослабевает и стекло сильнее расширяется при нагреве и легче плавится. Заметим, что кварцевое стекло имеет низкое значение ТКЛР. 9. поверхностное натяжение (силы поверхностного натяжения) |