ຄວາມຮູ້ພື້ນຖານຂອງແກ້ວ

ໂຄງສ້າງຂອງແກ້ວ

ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບຂອງແກ້ວບໍ່ພຽງແຕ່ຖືກກໍານົດໂດຍອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງມັນ, ແຕ່ຍັງມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບໂຄງສ້າງຂອງມັນ.ພຽງແຕ່ໂດຍການເຂົ້າໃຈຄວາມສໍາພັນພາຍໃນລະຫວ່າງໂຄງສ້າງ, ອົງປະກອບ, ໂຄງສ້າງແລະການປະຕິບັດຂອງແກ້ວ, ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸແກ້ວຫຼືຜະລິດຕະພັນທີ່ມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບທີ່ໄດ້ກໍານົດໄວ້ລ່ວງຫນ້າໂດຍການປ່ຽນແປງອົງປະກອບທາງເຄມີ, ປະຫວັດສາດຄວາມຮ້ອນຫຼືການນໍາໃຊ້ບາງວິທີການປິ່ນປົວທາງດ້ານຮ່າງກາຍແລະເຄມີ.

ຄຸນລັກສະນະຂອງແກ້ວ

ແກ້ວແມ່ນສາຂາຂອງແຂງ amorphous, ເຊິ່ງເປັນວັດສະດຸ amorphous ທີ່ມີຄຸນສົມບັດກົນຈັກແຂງ.ມັນມັກຈະເອີ້ນວ່າ "ຂອງແຫຼວ supercooled".ໃນທໍາມະຊາດ, ມີສອງລັດຂອງວັດຖຸແຂງ: ລັດດີແລະລັດບໍ່ດີ.ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າລັດທີ່ບໍ່ແມ່ນການຜະລິດແມ່ນສະຖານະຂອງວັດຖຸແຂງທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະມີລັກສະນະຜິດປົກກະຕິຂອງໂຄງສ້າງ.ລັດແກ້ວແມ່ນປະເພດຂອງແຂງທີ່ບໍ່ມີມາດຕະຖານ.ອະຕອມຢູ່ໃນແກ້ວບໍ່ມີການຈັດລຽງຕາມລຳດັບໄລຍະໄກໃນອາວະກາດຄືກັບໄປເຊຍກັນ, ແຕ່ພວກມັນຄ້າຍກັບຂອງແຫຼວ ແລະ ມີການຈັດລຽງຕາມລຳດັບໄລຍະສັ້ນ.ແກ້ວສາມາດຮັກສາຮູບຮ່າງທີ່ແນ່ນອນຄືກັບຂອງແຂງ, ແຕ່ບໍ່ຄືກັບຂອງແຫຼວທີ່ໄຫຼພາຍໃຕ້ນ້ໍາຫນັກຂອງມັນເອງ.ສານແກ້ວມີລັກສະນະຕົ້ນຕໍດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້.

(1) ການຈັດລຽງຂອງອະນຸພາກຂອງວັດສະດຸແກ້ວ isotropic ແມ່ນສະຫມໍ່າສະເຫມີແລະສະຖິຕິ.ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອບໍ່ມີຄວາມກົດດັນພາຍໃນແກ້ວ, ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບແລະເຄມີຂອງມັນ (ເຊັ່ນ: ຄວາມແຂງ, ໂມດູນ elastic, ຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນ, ດັດຊະນີ refractive, conductivity, ແລະອື່ນໆ) ແມ່ນຄືກັນໃນທຸກທິດທາງ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເມື່ອມີຄວາມກົດດັນໃນແກ້ວ, ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງໂຄງສ້າງຈະຖືກທໍາລາຍ, ແລະແກ້ວຈະສະແດງ anisotropy, ເຊັ່ນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນທາງ optical ທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ.

(2) Metastability

ເຫດຜົນວ່າເປັນຫຍັງແກ້ວຢູ່ໃນສະພາບ metastable ແມ່ນວ່າແກ້ວໄດ້ຮັບໂດຍການເຮັດໃຫ້ເຢັນຢ່າງໄວວາຂອງການລະລາຍ.ເນື່ອງຈາກການເພີ່ມຂຶ້ນແຫຼມຂອງ viscosity ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການເຮັດຄວາມເຢັນ, particles ບໍ່ມີເວລາທີ່ຈະປະກອບເປັນລະບຽບປົກກະຕິຂອງໄປເຊຍກັນ, ແລະພະລັງງານພາຍໃນຂອງລະບົບບໍ່ໄດ້ຢູ່ໃນມູນຄ່າຕ່ໍາສຸດ, ແຕ່ຢູ່ໃນລັດ metastable;ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຖິງແມ່ນວ່າແກ້ວຢູ່ໃນສະພາບພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ມັນບໍ່ສາມາດຫັນປ່ຽນ spontaneously ເຂົ້າໄປໃນຜະລິດຕະພັນເນື່ອງຈາກວ່າ viscosity ສູງຂອງຕົນຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ;ພຽງແຕ່ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂພາຍນອກທີ່ແນ່ນອນ, ນັ້ນແມ່ນ, ພວກເຮົາຕ້ອງເອົາຊະນະອຸປະສັກທີ່ມີທ່າແຮງຂອງວັດສະດຸຈາກສະພາບແກ້ວໄປສູ່ລັດ crystalline, ແກ້ວສາມາດແຍກອອກໄດ້.ເພາະສະນັ້ນ, ຈາກທັດສະນະຂອງ thermodynamics, ລັດແກ້ວແມ່ນບໍ່ຫມັ້ນຄົງ, ແຕ່ຈາກທັດສະນະຂອງ kinetics, ມັນມີຄວາມຫມັ້ນຄົງ.ເຖິງແມ່ນວ່າມັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປ່ອຍຄວາມຮ້ອນດ້ວຍຕົນເອງປ່ຽນເປັນໄປເຊຍກັນທີ່ມີພະລັງງານພາຍໃນຕ່ໍາ, ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຫັນປ່ຽນເປັນລັດໄປເຊຍກັນແມ່ນຫນ້ອຍຫຼາຍໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ສະນັ້ນແກ້ວຢູ່ໃນສະພາບ metastable.

(3) ບໍ່ມີຈຸດລະລາຍຄົງທີ່

ການຫັນປ່ຽນຂອງສານແກ້ວຈາກແຂງເປັນຂອງແຫຼວແມ່ນດໍາເນີນຢູ່ໃນລະດັບອຸນຫະພູມສະເພາະໃດຫນຶ່ງ (ລະດັບອຸນຫະພູມການຫັນເປັນ), ຊຶ່ງແຕກຕ່າງຈາກສານ crystalline ແລະບໍ່ມີຈຸດລະລາຍຄົງທີ່.ເມື່ອສານຖືກປ່ຽນຈາກລະລາຍເປັນຂອງແຂງ, ຖ້າເປັນຂະບວນການຜລຶກ, ໄລຍະໃໝ່ໆຈະເກີດຂຶ້ນໃນລະບົບ, ແລະອຸນຫະພູມຂອງຜລຶກ, ຄຸນສົມບັດ ແລະຫຼາຍດ້ານຈະປ່ຽນແປງຢ່າງກະທັນຫັນ.

ເມື່ອອຸນຫະພູມຫຼຸດລົງ, ຄວາມຫນືດຂອງການລະລາຍເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະສຸດທ້າຍແກ້ວແຂງກໍ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ.ຂະບວນການແຂງແມ່ນສໍາເລັດໃນລະດັບອຸນຫະພູມກ້ວາງ, ແລະບໍ່ມີໄປເຊຍກັນໃຫມ່ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ.ຊ່ວງອຸນຫະພູມຂອງການປ່ຽນຈາກລະລາຍໄປເປັນແກ້ວແຂງແມ່ນຂຶ້ນກັບອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງແກ້ວ, ເຊິ່ງໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມີການເໜັງຕີງໃນຫຼາຍສິບຫາຮ້ອຍອົງສາ, ສະນັ້ນແກ້ວບໍ່ມີຈຸດລະລາຍຄົງທີ່, ແຕ່ມີພຽງລະດັບອຸນຫະພູມທີ່ອ່ອນລົງເທົ່ານັ້ນ.ໃນໄລຍະນີ້, ແກ້ວຄ່ອຍໆປ່ຽນຈາກ viscoplastic ເປັນ viscoelastic.ຂະບວນການປ່ຽນແປງເທື່ອລະກ້າວຂອງຊັບສິນນີ້ແມ່ນພື້ນຖານຂອງແກ້ວທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການປຸງແຕ່ງທີ່ດີ.

(4) ຄວາມຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ການປີ້ນກັບກັນຂອງການປ່ຽນແປງຊັບສິນ

ຂະບວນການປ່ຽນແປງຊັບສິນຂອງວັດສະດຸແກ້ວຈາກສະພາບທີ່ລະລາຍໄປສູ່ສະພາບແຂງແມ່ນຕໍ່ເນື່ອງແລະປີ້ນກັບກັນ, ເຊິ່ງມີພາກສ່ວນຂອງພາກພື້ນອຸນຫະພູມທີ່ເປັນພາດສະຕິກ, ເອີ້ນວ່າ "ການຫັນປ່ຽນ" ຫຼືພາກພື້ນ "ຜິດປົກກະຕິ", ເຊິ່ງຄຸນສົມບັດມີການປ່ຽນແປງພິເສດ.

ໃນກໍລະນີຂອງ crystallization, ຄຸນສົມບັດປ່ຽນແປງດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນເສັ້ນໂຄ້ງ ABCD, t.ມັນເປັນຈຸດ melting ຂອງວັດສະດຸ.ໃນເວລາທີ່ແກ້ວໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍ supercooling, ຂະບວນການປ່ຽນແປງດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນເສັ້ນໂຄ້ງ abkfe.T ແມ່ນອຸນຫະພູມການປ່ຽນແປງຂອງແກ້ວ, t ແມ່ນອຸນຫະພູມອ່ອນຂອງແກ້ວ.ສໍາລັບແກ້ວອົກຊີ, ຄວາມຫນືດທີ່ສອດຄ້ອງກັບສອງຄ່ານີ້ແມ່ນປະມານ 101pa·s ແລະ 1005p·s.

ທິດສະດີໂຄງສ້າງຂອງແກ້ວແຕກ

“ໂຄງສ້າງແກ້ວ” ໝາຍເຖິງການກຳນົດຄ່າທາງເລຂາຄະນິດຂອງທາດໄອອອນ ຫຼືອະຕອມໃນອາວະກາດ ແລະໂຄງສ້າງທີ່ເຂົາເຈົ້າປະກອບເປັນແກ້ວ.ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງແກ້ວໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມພະຍາຍາມແລະສະຕິປັນຍາຂອງນັກວິທະຍາສາດແກ້ວຈໍານວນຫຼາຍ.ຄວາມພະຍາຍາມທໍາອິດເພື່ອອະທິບາຍຄວາມສໍາຄັນຂອງແກ້ວແມ່ນ g.ສົມມຸດຕິຖານຂອງແຫຼວ supercooled ຂອງ tamman, ເຊິ່ງຖືວ່າແກ້ວເປັນຂອງແຫຼວທີ່ເຢັນ, ຂະບວນການຂອງແກ້ວແຂງຈາກການລະລາຍເປັນຂອງແຂງແມ່ນພຽງແຕ່ຂະບວນການທາງກາຍະພາບ, ນັ້ນແມ່ນ, ດ້ວຍການຫຼຸດລົງຂອງອຸນຫະພູມ, ໂມເລກຸນຂອງແກ້ວຄ່ອຍໆເຂົ້າໃກ້ຍ້ອນການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານ kinetic. , ແລະຜົນບັງຄັບໃຊ້ປະຕິສໍາພັນຄ່ອຍໆເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ລະດັບຂອງແກ້ວເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະສຸດທ້າຍປະກອບເປັນສານແຂງຫນາແຫນ້ນແລະສະຫມໍ່າສະເຫມີ.ຫຼາຍຄົນໄດ້ເຮັດວຽກຫຼາຍ.ສົມມຸດຕິຖານທີ່ມີອິດທິພົນທີ່ສຸດຂອງໂຄງສ້າງແກ້ວທີ່ທັນສະໄຫມແມ່ນ: ທິດສະດີຜະລິດຕະພັນ, ທິດສະດີເຄືອຂ່າຍແບບສຸ່ມ, ທິດສະດີ gel, ທິດສະດີສົມມາທິມຸມຫ້າ, ທິດສະດີໂພລີເມີແລະອື່ນໆ.ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ການຕີລາຄາທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງແກ້ວແມ່ນທິດສະດີຂອງຜະລິດຕະພັນແລະເຄືອຂ່າຍແບບສຸ່ມ.

ທິດສະດີໄປເຊຍກັນ

Randell l ວາງທິດສະດີໄປເຊຍກັນຂອງໂຄງສ້າງແກ້ວໃນປີ 1930, ເນື່ອງຈາກວ່າຮູບແບບການຮັງສີຂອງແວ່ນຕາບາງແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບໄປເຊຍກັນຂອງອົງປະກອບດຽວກັນ.ລາວຄິດວ່າແກ້ວແມ່ນປະກອບດ້ວຍ microcrystalline ແລະວັດສະດຸ amorphous.ຜະລິດຕະພັນຈຸລະພາກມີການຈັດລຽງປະລໍາມະນູປົກກະຕິແລະຂອບເຂດທີ່ຊັດເຈນກັບວັດສະດຸ amorphous.ຂະຫນາດ microproduct ແມ່ນ 1.0 ~ 1.5nm, ແລະເນື້ອໃນຂອງມັນກວມເອົາຫຼາຍກ່ວາ 80%.ທິດທາງຂອງ microcrystalline ແມ່ນຜິດປົກກະຕິ.ໃນການສຶກສາ annealing ຂອງແກ້ວ optical silicate, Lebedev ພົບເຫັນວ່າມີການປ່ຽນແປງຢ່າງກະທັນຫັນໃນເສັ້ນໂຄ້ງຂອງດັດຊະນີ refractive ແກ້ວກັບອຸນຫະພູມຢູ່ທີ່ 520 ℃.ລາວໄດ້ອະທິບາຍປະກົດການນີ້ເປັນການປ່ຽນແປງທີ່ເປັນເອກະພາບຂອງ quartz "microcrystalline" ໃນແກ້ວຢູ່ທີ່ 520 ℃.Lebedev ເຊື່ອວ່າແກ້ວປະກອບດ້ວຍ "ໄປເຊຍກັນ", ເຊິ່ງແຕກຕ່າງຈາກ microcrystalline, ການຫັນປ່ຽນຈາກ "ໄປເຊຍກັນ" ໄປສູ່ພາກພື້ນ amorphous ແມ່ນສໍາເລັດເທື່ອລະກ້າວ, ແລະບໍ່ມີຂອບເຂດທີ່ຊັດເຈນລະຫວ່າງພວກມັນ.