В физике конденсированного состояния и физической химии термины вязкая жидкость , переохлажденная жидкость и стеклообразующая жидкость часто используются взаимозаменяемо для обозначения жидкостей , которые в то же время являются очень вязкими (см. Вязкость аморфных материалов ), могут быть или являются переохлажденными и способны сформировать стакан .
Рабочие места в обработке стекла
Механические свойства стеклообразующих жидкостей зависят в первую очередь от вязкости. Поэтому следующие рабочие точки определены с точки зрения вязкости. Температура указана для технического натронно-известкового стекла : [1]
обозначение | вязкость (Па.с) | температура (градус С, в известково-натриевом стекле) |
---|---|---|
точка плавления [2] | 10 1 | 1300 |
рабочая точка | 10 3 | 950–1000 |
точка опускания | 10 3,22 | |
точка потока | 10 4 | ~ 900 |
точка размягчения (Литтлтон) [3] | 10 6,6 | 600 |
точка размягчения (дилатометрическая) | ~ 10 10,3 | > ~ 500 |
точка отжига | ~ 10 12 | <~ 500 |
точка перехода | 10 12 ..10 12.6 | <~ 500 |
точка деформации | ~ 10 13,5 | <~ 500 |
Классификация хрупко-прочная
В широко распространенной классификации, разработанной химиком Остен Энджеллом , стеклообразующая жидкость называется сильной, если ее вязкость приблизительно подчиняется закону Аррениуса (log η линейен по 1 / T ). В противоположном случае явно неаррениусовского поведения жидкость называется хрупкой . Эта классификация не имеет прямого отношения к обычному использованию слова «хрупкость» для обозначения хрупкости . Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонениями от поведения типа Аррениуса: энергия активации вязкости Q изменяется от высокого значения Q H при низких температурах (в стеклообразном состоянии) до низкого значения Q L при высоких температурах (в жидкое состояние). Аморфные материалы соответствующим образом классифицированы отклонения от типа поведения Аррениуса их вязкости как либо сильный , когда Q H -Q L L или хрупкий , когда Q Н -Q л ≥Q л . Хрупкость аморфных материалов численно характеризуется отношением хрупкости в DOREMUS' R D = Q H / Q , L . Сильные расплавы - это расплавы с (R D -1) <1, тогда как хрупкие - это расплавы с (R D -1) ≥ 1. Хрупкость связана с процессами разрыва связи материалов, вызванными тепловыми флуктуациями. Разрыв связи изменяет свойства аморфного материала, так что чем выше концентрация разорванных связей, называемых конфигурациями, тем ниже вязкость. Материалы с более высокой энтальпией образования конфигурона по сравнению с их энтальпией движения имеют более высокий коэффициент хрупкости Doremus, и наоборот, плавки с относительно более низкой энтальпией образования конфигурона имеют более низкую хрупкость. [4] Совсем недавно хрупкость была количественно связана с деталями межатомного или межмолекулярного потенциала, и было показано, что более крутые межатомные потенциалы приводят к более хрупким жидкостям. [5]
Теория связи мод
Микроскопическая динамика при вязкости от низкой до умеренной рассматривается в теории связи мод , разработанной Вольфгангом Гетце и его сотрудниками с 1980-х годов. Эта теория описывает замедление структурной релаксации при охлаждении до критической температуры Tc, обычно на 20% выше Tg.
Примечания и источники
Учебники
- Götze, W (2009): Комплексная динамика стеклообразующих жидкостей. Теория связи мод. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
- Zarzycki, J (1982): Les Verres et l'état vitreux. Париж: Массон. Также доступен в английском переводе.
Рекомендации
- ^ Zarzycky (1982), p.219,222
- ^ Это не точка плавления параллельной кристаллической фазы. Эта точка плавления скорее называется температурой ликвидуса ; в натриевом стекле она составляет около 1000..1040 ° C.
- ^ JT Littleton, J. Am. Ceram. Soc. 18, 239 (1935).
- ^ MI Ojovan, МЫ Ли. Хрупкость оксидных расплавов как термодинамический параметр. Phys. Chem. Очки, 46, 7-11 (2005).
- ^ Krausser, J .; Samwer, K .; Закконе, А. (2015). «Мягкость межатомного отталкивания напрямую контролирует хрупкость переохлажденных металлических расплавов» . Труды Национальной академии наук США . 112 (45): 13762. DOI : 10.1073 / pnas.1503741112 .