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玻璃結構的理論知識概述

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016/10/13     瀏覽次數:    

  玻璃結構的早期觀點是基于過冷液休的概念。熔融的玻璃被認為是一種氧化物溶于其它氧化物的溶液,更確切地講是各組成氧化物的互溶體,熔融液冷卻下來而不析晶,在室溫時則形成剛性體。

近年來,扎哈里阿森發展的玻璃的原子結構理論已被人們廣泛接受。無規則網絡理論假定結構單元以無序網絡方式堆積在一起,我們對玻璃的組成和性能的了解是通過玻璃研究的先驅者們所闡明的氧化物玻璃結構的描述和玻璃形成條件知道的。塔馬恩開始系統地探索玻璃態的現象,指出冷卻速率對玻璃態的理解是最重要的。玻璃是堅硬的固體而非液體。1926年戈德施米特。〕根據現代結晶化學理論提出了他的觀點。

玻璃的近程有序類似于同組成的晶體,但玻璃的典型性質是缺乏遠程有序結構。熔融的物質冷卻固化而不結晶的能力可按多面體幾何學來解釋,特別是用正、負離子半徑比來解釋,因此戈德施米特把結晶化學概念弓卜人到玻璃技術領域。哈里阿森于1932年對玻璃結構的發展提出了決定性論述,他提出了石英玻璃的原子結構模型,從模型上看硅原子是被四個氧原子包圍,石英晶體和鈉硅玻璃也是以同樣的方式存在,玻璃和晶體之間唯一的不同就是玻璃沒有周期性,連續的、隨機分布的三維結構具有與石英晶體一樣的近程有序,但卻遠程無序。

在石英玻璃中加入堿金屬氧化物會使石英玻璃結構松馳,因為它使四面體共頂數減少,這可用含堿石英玻璃的粘度比純石英玻璃的粘度低來解釋,把玻璃的組成分成網絡形成體氧化物和網絡修飾體氧化物是簡單而有用的,后來又引進了“中間體”概念。有一個廣泛采用的形成玻璃的扎哈里阿森規律,瓦倫和他的同事用x射線技術測定了玻璃的原子結構模型,結果與扎哈里阿森模型相符。x射線的應用對現在的玻璃結構的概念作出了最大貢獻。

網絡形成體是一類和氧元素結合其鍵能為340^ 350kJ/mol的元素。網絡修飾體,例如Mg, Ca。 Li, K, Na, Cd和Cs‘。它們和氧元素結合的健能為40 -250kJ/mol,其擴散系數很高,尤其是Me+離子,它們使連續的Si-O-Si絡斷裂,在任何溫度下都使熔體粘度降低,M2+離子作為兩個氧原子之間的橋梁,也使網絡結構斷裂,但它們不易運動,對熔體流動性的影響比Me+離子小。

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