《玻璃体介绍》PPT课件

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1、第三章玻璃体第一节玻璃的通性一、各向同性二、介稳性四、由熔融态向玻璃态转化时，物理、化学性质随温度变化的连续性三、凝固的渐变性和可逆性一、各向同性均质玻璃其各方向的性质如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热系数等都相同（非均质玻璃中存在应力除外）。玻璃的各向同性是其内部质点无序排列而呈现统计均质结构的外在表现。二、介稳性热力学——高能状态，有析晶的趋势动力学——高粘度，析晶不可能，长期保持介稳态。由熔融态向玻璃态转变的过程是可逆的与渐变的，这与熔体的结晶过程有明显区别。三、凝固的渐变性和可逆性TgTMDCBAKFMEVQ液体过冷液体晶体玻璃态冷却速率会影响Tg

2、大小，快冷时Tg较慢冷时高，K点在F点前。Fulda测出Na－Ca－Si玻璃：(a)加热速度(℃/min)0.5159Tg(℃)468479493499(b)加热时与冷却时测定的Tg温度应一致（不考虑滞后）。实际测定表明玻璃化转变并不是在一个确定的Tg点上，而是有一个转变温度范围。结论：玻璃没有固定熔点，玻璃加热变为熔体过程也是渐变的。补充平衡结构：和一定温度所要求的结构相一致。结构松弛：熔体冷却到一定温度，结构相应调整，重新排列，以达到该温度下的平衡结构，同时释放能量，该过程叫作玻璃结构调整的过程。>Tf结构变化是瞬时的，能够适应T的变化，结构单元变化速率>VT

3、变化。T0T1T2Tf－Tg结构改变发生滞后，结构调整不充分。实际结构可看成较高温度下的平衡结构，结构改变速度Tg传统玻璃熔体与玻璃体的转变是可逆的，渐变的。★非传统玻璃(无定形物质)：TM

4、的导热系数和弹性系数等四、由熔融态向玻璃态转化时，物理、化学性质随温度变化的连续性性质温度TgTfTg：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻璃出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力，所以也称退火温度上限。Tf：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态典型性质的温度。相当于粘度109dPa·S，也是玻璃可拉成丝的最低温度。第二节玻璃的形成玻璃态物质形成方法归类玻璃形成的热力学观点形成玻璃的动力学手段玻璃形成的结晶化学条件一、玻璃态物质形成方法归类1.传统玻璃生产方法：缺点：冷却速度较慢，一般40～60K/h。近代有各种超速冷却法，冷却

5、速度达106～108K/sec(实验室急冷达1～10K/s),用以制造Pb－Si,Au－Si－Ge金属玻璃，V2O5，WO3玻璃(一般均为薄膜)。2.非熔融法例：化学气相沉积“CVD”制取各种薄膜和涂层；用高速中子或α粒子轰击晶体材料使之无定形化的“辐照法”；用“凝胶”法，由水解和缩聚过程可以形成块薄膜或纤维，大大扩大了玻璃的种类和使用范围。3.气相转变法——“无定形薄膜”；把晶相转变所得的玻璃态物质称“无定形固体”；把液相转变所得的玻璃态物质称“玻璃固体”。其差别在于形状和近程有序程度不同。二、玻璃形成的热力学观点熔体有三种冷却途径(释放的能量大小不同)：

6、1、结晶化2、过冷后在Tg温度下“冻结”为玻璃3、分相注：玻璃化和分相后由于玻璃与晶体的内能差值不大，故析晶动力较小，实际上能保持长时间的稳定。研究什么样的物质？什么条件？对玻璃形成有利!热力学、动力学、结晶化学。玻璃晶体ΔGaΔGvΔGv越大析晶动力越大，越不容易形成玻璃。ΔGv越小析晶动力越小，越容易形成玻璃。SiO2ΔGv=2.5;PbSiO4ΔGv=3.7Na2SiO3ΔGv=3.7玻化能力：SiO2>PbSiO4>Na2SiO3众多科学家从：d、α、ΔH、ΔS等热力学数据研究玻璃形成规律，结果都是失败的！热力学是研究反应、平衡的好工具，但不能对玻璃形成做

7、出重要贡献！三、形成玻璃的动力学手段1、Tamman观点：影响析晶因素:成核速率Iv和晶体生长速率u－－需要适当的过冷度：过冷度增大，熔体粘度增加，使质点移动困难，难于从熔体中扩散到晶核表面，不利于晶核长大；过冷度增大，熔体质点动能降低，有利于质点相互吸引而聚结和吸附在晶核表面，有利于成核。过冷度与成核速率Iv和晶体生长速率u必有一个极值。Iv=P*D其中：P－－临界核坯的生长速率D－－相邻原子的跃迁速率DPIvT速率一方面：T粘度质点运动困难，难于扩散到晶核表面，不利于成核和长大。另一方面：T质点动能质点间引力容易聚集吸附在晶核表面，对成核有利。结论I

8、v呈极值变