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玻璃结构的理论知识概述

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2016/10/13     浏览次数:    

  玻璃结构的早期观点是基于过冷液休的概念。熔融的玻璃被认为是一种氧化物溶于其它氧化物的溶液,更确切地讲是各组成氧化物的互溶体,熔融液冷却下来而不析晶,在室温时则形成刚性体。

近年来,扎哈里阿森发展的玻璃的原子结构理论已被人们广泛接受。无规则网络理论假定结构单元以无序网络方式堆积在一起,我们对玻璃的组成和性能的了解是通过玻璃研究的先驱者们所阐明的氧化物玻璃结构的描述和玻璃形成条件知道的。塔马恩开始系统地探索玻璃态的现象,指出冷却速率对玻璃态的理解是最重要的。玻璃是坚硬的固体而非液体。1926年戈德施米特。〕根据现代结晶化学理论提出了他的观点。

玻璃的近程有序类似于同组成的晶体,但玻璃的典型性质是缺乏远程有序结构。熔融的物质冷却固化而不结晶的能力可按多面体几何学来解释,特别是用正、负离子半径比来解释,因此戈德施米特把结晶化学概念弓卜人到玻璃技术领域。哈里阿森于1932年对玻璃结构的发展提出了决定性论述,他提出了石英玻璃的原子结构模型,从模型上看硅原子是被四个氧原子包围,石英晶体和钠硅玻璃也是以同样的方式存在,玻璃和晶体之间唯一的不同就是玻璃没有周期性,连续的、随机分布的三维结构具有与石英晶体一样的近程有序,但却远程无序。

在石英玻璃中加入碱金属氧化物会使石英玻璃结构松驰,因为它使四面体共顶数减少,这可用含碱石英玻璃的粘度比纯石英玻璃的粘度低来解释,把玻璃的组成分成网络形成体氧化物和网络修饰体氧化物是简单而有用的,后来又引进了“中间体”概念。有一个广泛采用的形成玻璃的扎哈里阿森规律,瓦伦和他的同事用x射线技术测定了玻璃的原子结构模型,结果与扎哈里阿森模型相符。x射线的应用对现在的玻璃结构的概念作出了最大贡献。

网络形成体是一类和氧元素结合其键能为340^ 350kJ/mol的元素。网络修饰体,例如Mg, Ca。 Li, K, Na, Cd和Cs‘。它们和氧元素结合的健能为40 -250kJ/mol,其扩散系数很高,尤其是Me+离子,它们使连续的Si-O-Si络断裂,在任何温度下都使熔体粘度降低,M2+离子作为两个氧原子之间的桥梁,也使网络结构断裂,但它们不易运动,对熔体流动性的影响比Me+离子小。

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