стеклообразное состояние

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 темп-ры. 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).

Лит.: Аппен А. А., Химия стекла, 2 изд., Л., 1974; Мотт Н., Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., 2 изд., т. 1-2, М., 1982; Андреев Н. С., Мазурин О. В., Порай-Кошиц Е. А., Явления ликвации в стеклах, Л., 1974; Ш у л ь ц М. М., О природе стекла, «Природа», 1986, № 9.

   <<      Предметный указатель      >>