Lepka ciecz - Viscous liquid
W fizyce materii skondensowanej i chemii fizycznej terminy lepka ciecz , ciecz przechłodzona i ciecz formująca szkło są często używane zamiennie w odniesieniu do cieczy , które są jednocześnie bardzo lepkie ( patrz Lepkość materiałów amorficznych ), mogą być lub są przechłodzone i zdolne uformować szklankę .
Punkty pracy w obróbce szkła
Właściwości mechaniczne cieczy szkłotwórczych zależą przede wszystkim od lepkości. Dlatego następujące punkty robocze są zdefiniowane w kategoriach lepkości. Temperatura jest wskazana dla przemysłowego szkła sodowo-wapniowego :
| Przeznaczenie | lepkość (Pa.s) | temperatura (stopnie C, w szkle sodowo-wapniowym) |
|---|---|---|
| temperatura topnienia | 10 1 | 1300 |
| punkt pracy | 10 3 | 950-1000 |
| punkt zlewu | 10 3,22 | |
| punkt przepływu | 10 4 | ~900 |
| temperatura mięknienia (Littleton) | 10 6,6 | 600 |
| temperatura mięknienia (dylatometryczna) | ~10 10,3 | >~500 |
| punkt wyżarzania | ~10 12 | <~500 |
| punkt przejściowy | 10 12 ..10 12,6 | <~500 |
| punkt odkształcenia | ~10 13,5 | <~500 |
Klasyfikacja delikatna-silna
W powszechnej klasyfikacji, za sprawą chemika Austena Angella , ciecz tworzącą szkło nazywa się silną, jeśli jej lepkość jest w przybliżeniu zgodna z prawem Arrheniusa (log η jest liniowy w 1/ T ). W odwrotnym przypadku zachowania wyraźnie nie-Arrheniusa ciecz nazywana jest kruchą . Klasyfikacja ta nie ma bezpośredniego związku z powszechnym użyciem słowa „kruchość” w znaczeniu kruchości . Przepływ lepki w materiałach amorficznych charakteryzuje się odchyleniami od zachowania typu Arrheniusa: energia aktywacji lepkości Q zmienia się od wysokiej wartości Q H w niskich temperaturach (w stanie szklistym) do niskiej wartości Q L w wysokich temperaturach (w stan ciekły). Materiały amorficzne są klasyfikowane zgodnie z odchyleniem od zachowania typu Arrhenius w zakresie ich lepkości jako silne, gdy Q H -Q L <Q L lub kruche, gdy Q H -Q L ≥ Q L . Kruchość materiałów amorficznych numerycznie charakteryzuje stosunek kruchość Doremus' R R = P H / P L . Wytopy mocne to te, dla których ( RD -1) < 1, natomiast wytopy kruche to te, dla których ( RD -1) ≥ 1. Kruchość jest związana z procesami rozrywania wiązań materiałów spowodowanymi wahaniami temperatury. Zrywanie wiązań modyfikuje właściwości materiału amorficznego tak, że im wyższe stężenie zerwanych wiązań zwanych konfiguracjami, tym niższa lepkość. Materiały o wyższej entalpii tworzenia konfiguracji w porównaniu z ich entalpią ruchu mają wyższy współczynnik kruchości Doremusa, odwrotnie topienie o stosunkowo niższej entalpii tworzenia konfiguracji ma niższą kruchość. Niedawno kruchość została ilościowo powiązana ze szczegółami potencjału międzyatomowego lub międzycząsteczkowego i wykazano, że bardziej strome potencjały międzyatomowe prowadzą do bardziej kruchych cieczy.
Teoria sprzężenia modów
Dynamikę mikroskopową przy lepkościach od niskich do umiarkowanych zajmuje się teorią sprzężenia modów , rozwijaną przez Wolfganga Götze i współpracowników od lat 80. XX wieku. Teoria ta opisuje spowolnienie relaksacji strukturalnej po ochłodzeniu do temperatury krytycznej Tc, zwykle znajdującej się 20% powyżej Tg.
Uwagi i źródła
Książki tekstowe
- Götze, W (2009): Złożona dynamika cieczy tworzących szkło. Teoria sprzężenia modów. Oksford: Oxford University Press.
- Zarzycki J (1982): Les Verres et l'état vitreux. Paryż: Masson. Dostępne również w tłumaczeniach na język angielski.
Bibliografia
- ^ Zarzycki (1982), s.219,222
- ^ To nie jesttemperatura topnienia równoczesnej fazy krystalicznej. Tę temperaturę topnienia nazywa się raczej temperaturą likwidusu ; jest to około 1000..1040 st. C w szkle sodowo-wapniowym.
- ^ JT Littleton, J. Am. Ceram. Soc., 18, 239 (1935).
- ^ MI Ojovan, WE Lee. Kruchość topi się tlenku jako parametr termodynamiczny. Fiz. Chem. Okulary, 46, 7-11 (2005).
- ^ Krausser, J.; Samwer, K.; Zaccone, A. (2015). „Miękkość odpychania międzyatomowego bezpośrednio kontroluje kruchość przechłodzonych stopionych metali” . Materiały Narodowej Akademii Nauk USA . 112 (45): 13762–13767. doi : 10.1073/pnas.1503741112 . PMC 4653154 . PMID 26504208 .