Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Эта жидкость, лишенная, казалось бы, основного свойства жидкого состояния, а имен-
но те к у чести, не уступающая по сопротивляемости твердому телу, называется согласно классической теории стеклом.
«Стекло, — говорит Кеппелер г, — является сильно переохлажденным сплавом, вязкость которого приобрела вследствие сильного охлаждения величину вязкости твердого тела, короче говоря, стекло есть неподвижная (нетекучая) жидкость».
Итак, стекло естЕг жидкость, неуспевшая благодаря чересчур быстрому охлаждению закристаллизоваться. Вещество в стеклообразном состоянии находится в положении неустойчивости, так как его молекулы обладают большей потенциальной энергией, чем это допустимо температурными условиями. С энергетической точки зрения оно напоминает закрученную пружину, помещенную в густую смолу, мешающую ей раскрутиться. При первом благоприятном моменте, может быть, медленно, в течение долгих лет, она все-же раскрутится и отдаст избыток потенциальной энергии.
Теория, рассматривающая стекло как переохлажденную жидкость,, была создана Таттапп. Этому же исследователю принадлежит главная заслуга в деле изучения стеклообразного состояния материи. Из 153 различных веществ, испытанных им, удалось перевести в стеклообразное состояние 53. Из этого можно сделать вывод, что это состояние, не такое уж необычное, и если оно все же редко встречается, то это согласно классической теории надо отнести за счет его малой устойчивости. В большинстве случаев рано или поздно наступает кристаллизация и выделение запасенной энергии.
Впрочем сам Таттапп, выдвигая теорию переохлажденной жидкости для объяснения существования стеклообразного состояния, весьма осторожен в своих выводах относительно его энергетического уровня. Так он указывает на возможность того, что в процессе прриря-_щения в стекло жидкость теряет часть своей внутренней энергии бла-„ ^гддадя могущей иметь место полимеризации молекул. В результате создается возможность уравнивания внутренних энергий стекла и кристалла.
Необходимо признать, что это было гениальным предвидением будущего развития теории стеклообразного состояния. Мысль, высказанная Таттапп много лет назад, является в настоящее время одним из возможных объяснений экспериментальных данных, полученных за последние годы, данных, которые заставили в корне пересмотреть старые взгляды на стекло.
, Эти взгляды, укоренившиеся довольно прочно, сводились большей частью кг безоговорочному признанию того, что стекло есть переохлажденная жидкость и как таковая обладает внутренней энергией большей чем кристалл на величину теплоты кристаллизации. Наблюдаемые ¦факты кристаллизации стекол, или, как говорят, их расстекловывание, казалось, вполне подтверждали это.
Расстекловывание является процессом, имеющим громадное практическое значение в стекольной промышленности. Отсутствием способности кристаллизоваться при длительном пребывании в тех или иных |условиях определяется техническая ценность стекла. В дальнейшем |мы коснемся вопросов, связанных с расстекловыванием кварцевого ртекла, и ближе познакомимся с практическим значением этого явления. |, Мы видели, что для получения стекла необходимо достаточно быстрое охлаждение жидкости до той температуры, при которой кристалли-
15-
14
зация практически равна нулю. Обратное повышение температуры в «область максимумов кривых рис. 3 и 4 создает, очевидно, благоприятные условия для кристаллизации. Действительно, явления расстекло-вывания наблюдаются главным образом в тех случаях, когда стекло выдерживается в течение длительных промежутков времени при достаточно высоких температурах.
Явление расстекловывания, эта запоздавшая кристаллизация, как это казалось, лучше всего подтверждало взгляд на стекло как на •переохлажденную жидкость. В нем можно было видеть переход вещества из неустойчивого состояния (стекло) в устойчивое (кристалл). ¦С этой точки зрения стеклообразное состояние представляло как бы временную фазу, характеризующую лишь задержку, замедление в переходе одного состояния в другое. Различные соображения экспериментального и теоретического характера, к изложению которых мы сейчас -перейдем, поставили этот взгляд под серьезное сомнение и выдвинул представление о стекле как о самостоятельном состоянии материи, ра* -ноправном твердому, жидкому и газообразному.
НОВЕЙШИЕ ВЗГЛЯДЫ НА ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ СТЕКЛА
Изменение наших представлений о стеклообразном состоянии вещества — не изолированный научный факт, но следствие целого ряда сдвигов во взгляде на строение вещества, сдвигов, которые имели своей •непосредственной причиной новые экспериментальные данные.
Изложенная нами выше классическая теория агрегатных состояний установила деление материи в конечном счете на две категории: кристаллическую и аморфную. Естественно было поставить вопрос о границах этих двух категорий, о точном делении окружающих нас тел на кристаллические и аморфные. Этот вопрос, с виду легкий, заставил в действительности столкнуться с рядом трудностей сначала технического, а затем, по мере углубления анализа,— глубоко принципиального характера.
