유리의 구조
유리의 물리화학적 특성은 화학적 조성뿐만 아니라 구조와도 밀접한 관련이 있습니다.유리의 구조, 구성, 구조 및 성능 간의 내부 관계를 이해해야만 화학적 조성, 열 이력을 변경하거나 일부 물리적, 화학적 처리 방법을 사용하여 미리 결정된 물리화학적 특성을 갖는 유리 재료 또는 제품을 만드는 것이 가능합니다.
유리의 특성
유리는 비정질 고체의 한 가지로 견고한 기계적 성질을 지닌 비정질 재료입니다.종종 "과냉각 액체"라고 불립니다.자연에는 고체 상태가 좋은 상태와 좋지 않은 상태의 두 가지 상태가 있습니다.소위 비생산적 상태는 다양한 방법으로 얻어지고 구조적 무질서를 특징으로 하는 고체 상태입니다.유리 상태는 일종의 비표준 고체입니다.유리 속의 원자는 결정처럼 공간에서 긴 범위의 규칙적인 배열을 갖지 않지만, 액체와 유사하고 짧은 범위의 규칙적인 배열을 가지고 있습니다.유리는 고체처럼 일정한 형태를 유지할 수 있지만, 자체 무게로 흐르는 액체와는 다릅니다.유리질 물질은 다음과 같은 주요 특성을 가지고 있습니다.
(1) 등방성 유리질 물질의 입자 배열은 불규칙하고 통계적으로 균일하다.따라서 유리에 내부 응력이 없으면 물리적, 화학적 특성(예: 경도, 탄성률, 열팽창 계수, 열전도율, 굴절률, 전도성 등)이 모든 방향에서 동일합니다.그러나 유리에 응력이 가해지면 구조적 균일성이 파괴되고 유리에 명백한 광 경로 차이와 같은 이방성이 나타납니다.
(2) 준안정성
유리가 준안정 상태인 이유는 용융물을 급속 냉각시켜 유리를 얻기 때문이다.냉각 과정에서 점도가 급격히 증가하기 때문에 입자는 규칙적인 결정 배열을 형성할 시간이 없으며 시스템의 내부 에너지는 가장 낮은 값이 아니라 준안정 상태입니다.그러나 유리는 더 높은 에너지 상태에 있지만 실온에서 점도가 높기 때문에 자발적으로 제품으로 변형될 수 없습니다.특정 외부 조건에서만, 즉 유리 상태에서 결정 상태로 물질의 잠재적 장벽을 극복해야 유리가 분리될 수 있습니다.따라서 열역학 관점에서는 유리 상태가 불안정하지만 동역학 관점에서는 안정적이다.낮은 내부에너지로 열을 스스로 방출하여 결정으로 변태하는 경향이 있으나 상온에서는 결정상태로 변할 확률이 매우 낮아 유리는 준안정 상태이다.
(3) 고정된 융점이 없음
유리질 물질이 고체에서 액체로 변태하는 것은 특정 온도 범위(변태 온도 범위)에서 이루어지며, 이는 결정질 물질과 다르며 고정된 녹는점이 없습니다.물질이 용융물에서 고체로 변형될 때 결정화 과정이라면 시스템에 새로운 상이 형성되고 결정화 온도, 특성 및 기타 여러 측면이 갑자기 변합니다.
온도가 낮아지면 용융물의 점도가 증가하여 최종적으로 고체 유리가 형성됩니다.넓은 온도 범위에서 응고 과정이 완료되고 새로운 결정이 생성되지 않습니다.용융 유리에서 고체 유리로의 전이 온도 범위는 유리의 화학적 조성에 따라 달라지며 일반적으로 수십도에서 수백도 사이에서 변동하므로 유리에는 고정된 융점이 없고 연화 온도 범위만 있습니다.이 범위에서 유리는 점차적으로 점소성에서 점탄성으로 변합니다.이러한 성질의 점진적인 변화과정은 가공성이 좋은 유리의 기초가 됩니다.
(4) 속성 변화의 연속성과 가역성
유리질 물질이 용융 상태에서 고체 상태로 변하는 과정은 지속적이고 가역적입니다. 여기에는 특성이 특별한 변화를 보이는 "변형" 또는 "비정상" 영역이라고 불리는 소성 온도 영역 부분이 있습니다.
결정화의 경우 특성은 곡선 ABCD, t에 표시된 대로 변경됩니다.물질의 녹는점입니다.과냉각에 의해 유리가 형성되면 공정은 abkfe 곡선에 표시된 대로 변경됩니다.T는 유리 전이 온도이고, t는 유리의 연화 온도입니다.산화유리의 경우 이 두 값에 해당하는 점도는 약 101pa·s와 1005p·s이다.
깨진 유리의 구조 이론
"유리 구조"는 공간 내 이온 또는 원자의 기하학적 구성과 이들이 유리에서 형성하는 구조를 의미합니다.유리 구조에 대한 연구는 많은 유리 과학자들의 피땀 흘린 노력과 지혜를 구체화시켜 왔습니다.유리의 본질을 설명하려는 첫 번째 시도는 g이다.유리가 과냉각 액체라고 주장하는 탐만의 과냉각 액체 가설, 유리가 용융물에서 고체로 응고되는 과정은 단지 물리적인 과정일 뿐, 즉 온도가 낮아지면 운동에너지가 감소하여 유리 분자가 점점 가까워진다 , 상호 작용력이 점차 증가하여 유리의 정도가 증가하고 최종적으로 조밀하고 불규칙한 고체 물질이 형성됩니다.많은 사람들이 많은 일을 해왔습니다.현대 유리 구조의 가장 영향력 있는 가설은 제품 이론, 무작위 네트워크 이론, 겔 이론, 5각 대칭 이론, 고분자 이론 등입니다.그 중 유리에 대한 가장 좋은 해석은 제품론과 랜덤 네트워크이다.
수정 이론
Randell은 1930년에 유리 구조의 결정 이론을 제시했는데, 그 이유는 일부 유리의 방사 패턴이 동일한 구성의 결정의 방사 패턴과 유사하기 때문입니다.그는 유리가 미정질 물질과 비정질 물질로 구성되어 있다고 생각했습니다.미세제품은 규칙적인 원자 배열을 가지며 비정질 물질과의 경계가 뚜렷합니다.마이크로 제품의 크기는 1.0~1.5nm이며, 그 함유량이 80% 이상을 차지합니다.미정질의 방향은 무질서하다.규산염 광학유리의 어닐링을 연구하던 중, Lebedev는 520℃에서 온도에 따라 유리 굴절률 곡선에 급격한 변화가 있음을 발견했습니다.그는 이 현상을 520℃에서 유리 내 석영 "미정질"의 균질한 변화로 설명했습니다.Lebedev는 유리가 미결정과 다른 수많은 "결정"으로 구성되어 있다고 믿었습니다. "결정"에서 비정질 영역으로의 전환은 단계적으로 완료되며 이들 사이에는 명확한 경계가 없습니다.
게시 시간: 2021년 5월 31일