結構弛豫
jiegou chiyu
結構弛豫
structural relaxation
?? 玻璃態結構在適當溫度下的漸變過程。在高于軟化溫度()時,結構的變化幾乎是瞬時的,以致玻璃總是保持著平衡狀態。在低于轉化溫度(
)時,結構變化又非常緩慢,以致玻璃總是處于非平衡狀態。只是在
和
這段轉變溫度范圍內,隨著時間的增加非平衡狀態逐步趨向于平衡態。這種結構狀態變化與時間的關系是玻璃內部某些原子或分子局部重排的結果,稱為結構弛豫。它是存在于玻璃態物質(包括有機、無機氧化物和非氧化物、金屬玻璃)中的一個普遍現象,發生在玻璃的形成過程、熱處理過程以及使用和保存過程之中。
由于結構弛豫,玻璃的物理化學性質在很大程度上依賴于其熱歷史。在玻璃快速冷到室溫后,它經常保持著玻璃在 ~
這段轉變溫度范圍內某一溫度的性質。A.Q.圖爾在20世紀40年代,首先把這一溫度稱做假想溫度
。并由假想溫度引入與它相對應的物理-化學態來描述玻璃的結構。
圖爾認為玻璃假想溫度的變化速率正比于它對實際溫度的偏離,反比于玻璃的粘度,而玻璃的粘度是實際溫度和假想溫度的函數,并提出一個與結構弛豫有關的方程:
???????? [639-01]式中
為時間,
為實際溫度,
、
、
均勻常數。這就是圖爾模型。它可以定性地解釋熱歷史對許多玻璃性質的影響。
實際玻璃結構的弛豫過程是比較復雜的。應用一個單一的參量(假想溫度)還不能完全確定非平衡態玻璃的結構。實際玻璃的結構弛豫過程常呈現出較復雜的非指數式弛豫行為。70年代初,有人應用應力弛豫的數學處理來分析結構弛豫,提出了“多參量結構模型”。這個模型可以定量地描述不同歷史玻璃性質的時間依從性。
參考書目
A.Q.Tool,Jour.Am.Ceram.Soc.,Vol.29,No.9,p.240,1946.