Вязкая жидкость
В физике конденсированного состояния и физической химии термины вязкая жидкость , переохлажденная жидкость и стеклообразующая жидкость часто используются как синонимы для обозначения жидкостей , которые одновременно являются высоковязкими ( см. Вязкость аморфных материалов ), могут быть или являются переохлажденными и способен формировать стакан .
Рабочие точки при обработке стекла
[ редактировать ]
Механические свойства стеклообразующих жидкостей зависят в первую очередь от вязкости. Поэтому следующие рабочие точки определяются с точки зрения вязкости. Температура указана для промышленного натриево-известкового стекла : [1]
| обозначение | вязкость (Па·с) | температура (градусы Цельсия, в натриево-кальциевом стекле) |
|---|---|---|
| точка плавления [2] | 10 1 | 1300 |
| рабочая точка | 10 3 | 950-1000 |
| точка погружения | 10 3.22 | |
| точка потока | 10 4 | ~900 |
| температура размягчения (Литтлтон) [3] | 10 6.6 | 600 |
| температура 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 |
Хрупко-сильная классификация
[ редактировать ]В распространенной классификации химика Остина Энджелла стеклообразующая жидкость называется сильной , если ее вязкость примерно подчиняется закону Аррениуса (log η линейна по 1/ Т ). В противоположном случае явно неаррениусовского поведения жидкость называют хрупкой . Эта классификация не имеет прямого отношения к общепринятому использованию слова «хрупкость» для обозначения хрупкости .Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонениями от аррениусовского поведения: 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 классифицируются в соответствии с отклонением их вязкости от типа Аррениуса как сильные, когда Q H -Q L <Q L , или хрупкие, когда Q H -Q L ≥Q L . Хрупкость аморфных материалов численно характеризуется коэффициентом хрупкости Доремуса R D =Q H /Q L . Прочными являются расплавы, у которых (R D -1) < 1, хрупкими являются расплавы, у которых (R D -1) < 1. D -1) ≥ 1. Хрупкость связана с процессами разрыва связей материалов, вызванными термическими колебаниями. Разрыв связей изменяет свойства аморфного материала так, что чем выше концентрация разорванных связей, называемых конфигуронами, тем ниже вязкость. Материалы с более высокой энтальпией образования конфигурона по сравнению с их энтальпией движения имеют более высокий коэффициент хрупкости Доремуса, наоборот, расплавы с относительно меньшей энтальпией образования конфигурона имеют меньшую 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
[ редактировать ]Микроскопическая динамика при низкой и средней вязкости 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 расположенной на 20% выше Tg.
Примечания и источники
[ редактировать ]Учебники
[ редактировать ]- Гетце, В. (2009): Комплексная динамика стеклообразующих жидкостей. Теория связи мод. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
- Зажицки Дж. (1982): Очки и состояние стекловидного тела. Париж: Массон. Также доступен в английском переводе.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Зажицкий (1982), стр.219,222.
- ^ Это не точка плавления сопутствующей кристаллической фазы.Эту точку плавления скорее называют температурой ликвидуса ;в натриево-известковом стекле она составляет около 1000..1040 град.С.
- ^ Дж. Т. Литтлтон, Дж. Ам. Керам. Сок., 18, 239 (1935).
- ^ М.И. Оджован, В.Е. Ли. Хрупкость расплавов оксидов как термодинамический параметр. Физ. хим. Очки, 46, 7-11 (2005).
- ^ Краусер, Дж.; Самвер, К.; Закконе, А. (2015). «Мягкость межатомного отталкивания напрямую контролирует хрупкость переохлажденных металлических расплавов» . Труды Национальной академии наук США . 112 (45): 13762–13767. дои : 10.1073/pnas.1503741112 . ПМЦ 4653154 . ПМИД 26504208 .