Стеклообразное состояние (структурные стёкла) - аморфное состояние вещества, формирующееся при затвердевании переохлаждённого расплава. Обратимость перехода из С. с. в расплав и из расплава в С. с. (стеклование) является особенностью, к-рая отличает С. с. от др. аморфных состояний. Постепенное возрастание вязкости расплава препятствует кристаллизации вещества, т. е. переходу к термодинамически более устойчивому кристаллич. состоянию с меньшей свободной энергией. Процесс стеклования характеризуется температурным интервалом. Переход вещества из С. с. в кристаллическое является фазовым переходом 1-го рода.
В С. с. может находиться значит. число простых веществ (S, Se, As, Р), окислов (В2O3, SiO2, GeO2, As2O3, Sb2O3, FeO2, P2O5), водных растворов (Н2О2, H2SO4, H3PO4, HC1O4, H2SeO4, H2CrO4, NH4OH, КОН, НС1, LiCl), халькогенидов ряда элементов (As, Ge, Р), нек-рых галогенидов и карбонатов. Многие из этих веществ составляют основу более сложных по составу стёкол. Среди однокомпонентных стёкол наиб. практич. значение имеет оксид SiO2, отличающийся жаропрочностью, хим--устойчивостью, стойкостью к перепадам температуры. Однако технология его изготовления сложна и необходимая темп-pa высока. Чтобы снизить её и придать стеклу нужные свойства, к SiO2 добавляют др. оксиды, прежде всего щелочные и щёлочноземельные. При этом темп-pa нагрева снижается на 200-300 °С. Роль таких добавок (модификаторов) в том, что они «разрыхляют» сетку хим. связей в SiO2.
Вещество в С. с. представляет собой твердотельную систему атомов и атомных групп, преим. с ковалентной связью между ними. Дифракц. методы исследования (рентгеновский структурный анализ, электронография, нейтронография структурная)позволяют определить упорядоченность в расположении соседних атомов (ближний порядок; см. Дальний и ближний порядок ).По угл. зависимости интенсивности рассеяния строят кривые радиального распределения атомов. Расстояния между максимумами этой кривой соответствуют межатомным расстояниям, а площадь, ограниченная максимумами, даёт информацию о ср. числе атомов, находящихся на соответствующем расстоянии от данного.
Стёкла, как правило, изотропны, хрупки, имеют раковистый излом при сколе. По оптич. свойствам обычно прозрачны (для видимых, ИК- УФ-, рентгеновского и g-излучения). Локальные механич. напряжения и неоднородность структуры стекла часто обусловливают двойное лучепреломление .Практически все стёкла слабо люминесцируют. Для усиления этого эффекта в них добавляют активаторы - редкоземельные элементы, уран и др. Используя вспомогат. возбуждение большой мощности (накачку) и подобранные активаторы, получают активную среду для генерации мощного когерентного излучения (см. Неодимовый лазер ).Стёкла, как правило, диамагнитны, примеси окислов редкоземельных металлов делают их парамагнитными. Из нек-рых стёкол спец. состава получают с и т а л л ы (материалы, состоящие из одной или неск. кристаллич. фаз, равномерно распределённых в стеклообразной фазе). По электрич. свойствам большинство стёкол - диэлектрики (силикатные стёкла), но есть и полупроводники (см. Аморфные и стеклообразные полипроводники)и металлы (см. Аморфные металлы, Металлические стёкла).
Понятие С. с. обобщается на конденсиров. системы, в к-рых отсутствует пространственное упорядочение не в расположении атомов, а в ориентации спинов и спиновой плотности (спиновые стёкла), в ориентации и распределении электрич. дипольных и квадрупольных моментов и т. п. (см. Стёкла).
|
|
 |
