玻璃结构和理论的进展

玻璃的结构

人们对玻璃结构的认识,是一个实践、认识、再实践、再认识,并不断深化的过程。多 年以来,人们曾提出过各种有关玻璃结构的假说,但由于涉及的问题比较复杂,到目前为止 还没有完全一致的结论。

“玻璃结构”是指离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体。 最早试图解释玻璃本质的是G. Tamman的过冷液体假说,认为玻璃是过冷液体,玻璃从熔 体凝固为固体的过程仅是一个物理过程,即随着温度的降低,组成玻璃的分子因动能减小而 逐渐接近,同时相互作用力也逐渐增加使黏度增大,最后形成堆积紧密的无规则的固体物 质。实际上玻璃的形成过程要比单纯分子间距的改变要复杂得多。随后有许多人做了大景工 作,但最有影响的近代玻璃结构的假说有:晶子学说、无规则网络学说、凝胶学说、五角形 对称学说、高分子学说等,其中能够最好地解释玻璃性质的是晶子学说和无规则网络学说。


 玻璃结构理论的进展

事实上,玻璃结构的晶子学说与无规则网络学说分别反映了玻璃结构这个比较复杂问题 的矛盾的两个方面。可以认为短程有序和长程无序是玻璃物质结构的特点,从宏观上看玻璃 主要表现为无序、均勻和连续性;而从微观上看,它又体现有序、微不均匀和不连续性。

近代由于使用电子显微镜等一些现代、新型的结构分析技术,发现了液相分离(分相) 是玻璃形成系统中普遍存在的现象之后,玻璃结构理论进人了一个崭新的阶段,有人誉之为 玻璃结构概念的一次革命。分相是指玻璃在冷却或热处理过程中,内部形成两个互不相溶的 液相(玻璃相)。玻璃中的分相大多发生在相平衡中液相线以下,在热力学上处于亚稳态,也可称为亚稳相。

迄今为止,虽然统一的、公认的玻璃结构理论尚未形成,但已有的玻璃结构的基本概念 已为我们对初步确定玻璃结构的模型提供了可能。玻璃结构的基本概念还仅用于解释一些现 象,仍处于学说阶段,对玻璃态物质结构的探索尚需进一步深人开展。相信随着科学技术的 发展,在深刻揭示玻璃结构内在规律的基础上,人们对玻璃的认识必将进人更髙的阶段,并 为制造具有现代科学技术所需的预期性质的玻璃、扩大玻璃材料的应用提供充分的依据。



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