玻璃體介紹PPT學習教案

1、會計學1玻璃體介紹玻璃體介紹一、各向同性一、各向同性均質(zhì)玻璃其各方向的性質(zhì)如折射率、硬均質(zhì)玻璃其各方向的性質(zhì)如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)等都相度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)等都相同（非均質(zhì)玻璃中存在應(yīng)力除外）。同（非均質(zhì)玻璃中存在應(yīng)力除外）。玻璃的各向同性是其內(nèi)部質(zhì)點無序排列玻璃的各向同性是其內(nèi)部質(zhì)點無序排列而呈現(xiàn)而呈現(xiàn)統(tǒng)計均質(zhì)統(tǒng)計均質(zhì) 結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。二、二、 介穩(wěn)性介穩(wěn)性熱力學熱力學高能狀態(tài)，有析晶的趨勢高能狀態(tài)，有析晶的趨勢動力學動力學高粘度，析晶不可能，長期高粘度，析晶不可能，長期保保 持介穩(wěn)態(tài)。持介穩(wěn)態(tài)。第1頁/共81頁由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的過程

2、是可由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的過程是可逆的與漸變的，這與熔體的逆的與漸變的，這與熔體的 結(jié)晶過結(jié)晶過程有明顯區(qū)別程有明顯區(qū)別。 三、三、 凝固的漸變性和可逆性凝固的漸變性和可逆性TgTM DCBAKFMEVQ 液體 過冷液體晶體玻璃態(tài)第2頁/共81頁 冷卻速率冷卻速率會影響會影響Tg大小，快冷時大小，快冷時Tg較慢冷時高，較慢冷時高，K點在點在F點前。點前。Fulda測出測出NaCaSi玻璃：玻璃： (a) 加熱速度加熱速度(/min) 0.5 1 5 9 Tg() 468 479 493 499 (b) 加熱時與冷卻時測定的加熱時與冷卻時測定的Tg溫度應(yīng)一致（溫度應(yīng)一致（不考慮不考慮滯后滯后）。

3、）。 實際測定表明玻璃化轉(zhuǎn)變并不是實際測定表明玻璃化轉(zhuǎn)變并不是在一個確定的在一個確定的Tg點上，而點上，而 是有一個轉(zhuǎn)變溫度范圍是有一個轉(zhuǎn)變溫度范圍。 結(jié)論結(jié)論：玻璃沒有固定熔點，玻璃加熱變?yōu)槿垠w玻璃沒有固定熔點，玻璃加熱變?yōu)槿垠w過程也是漸變的過程也是漸變的。第3頁/共81頁補充補充 平衡結(jié)構(gòu)平衡結(jié)構(gòu)：和一定溫度所要求的結(jié)構(gòu)相一致。：和一定溫度所要求的結(jié)構(gòu)相一致。 結(jié)構(gòu)松弛結(jié)構(gòu)松弛： 熔體冷卻到一定溫度，結(jié)構(gòu)相應(yīng)調(diào)整，重新排列，熔體冷卻到一定溫度，結(jié)構(gòu)相應(yīng)調(diào)整，重新排列， 以達到該溫度下的平衡結(jié)構(gòu)，同時釋放能量，該過程叫作以達到該溫度下的平衡結(jié)構(gòu)，同時釋放能量，該過程叫作玻璃結(jié)構(gòu)調(diào)整玻璃結(jié)構(gòu)調(diào)

4、整的過程。的過程。 Tf 結(jié)構(gòu)變化是瞬時的，能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)變化是瞬時的，能夠適應(yīng)T的變化，結(jié)構(gòu)單元變化速率的變化，結(jié)構(gòu)單元變化速率VT變化。變化。 T0 T1 T2 Tf Tg結(jié)構(gòu)改變發(fā)生結(jié)構(gòu)改變發(fā)生滯后滯后，結(jié)構(gòu)調(diào)整，結(jié)構(gòu)調(diào)整不充分。實際結(jié)構(gòu)可看成較高不充分。實際結(jié)構(gòu)可看成較高溫度下的平衡結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)改變溫度下的平衡結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)改變 速度速度VTT3 T4 T5 Tg 傳統(tǒng)傳統(tǒng) 玻璃熔體玻璃熔體與玻璃體的轉(zhuǎn)變是可逆的，與玻璃體的轉(zhuǎn)變是可逆的， 漸變的。漸變的。 非傳統(tǒng)玻璃非傳統(tǒng)玻璃(無定形物質(zhì)無定形物質(zhì))：TM PbSiO4 Na2SiO3 眾多科學家從：眾多科學家從：d、H、 S等熱力學數(shù)據(jù)研究

5、玻璃形成規(guī)律，結(jié)果都是失敗的！熱力學是研究反應(yīng)、平衡的好工具，但不能對玻璃形成做出重要貢獻！等熱力學數(shù)據(jù)研究玻璃形成規(guī)律，結(jié)果都是失敗的！熱力學是研究反應(yīng)、平衡的好工具，但不能對玻璃形成做出重要貢獻！第12頁/共81頁 三、形成玻璃的動力學手段三、形成玻璃的動力學手段1、Tamman觀點觀點： 影響析晶因素影響析晶因素:成核速率成核速率Iv和晶體生長速率和晶體生長速率u 需要適當?shù)男枰m當?shù)倪^冷度：過冷度： 過冷度增大，過冷度增大，增加，使質(zhì)點移動困難，難于從熔體中擴散到晶核表面，不利于晶核長大；增加，使質(zhì)點移動困難，難于從熔體中擴散到晶核表面，不利于晶核長大； 過冷度增大，熔過冷度增大，熔降

6、低，有利于質(zhì)點相互吸引而聚結(jié)和吸附在晶核表面，有利于成核。降低，有利于質(zhì)點相互吸引而聚結(jié)和吸附在晶核表面，有利于成核。過冷度與成核速率過冷度與成核速率IvIv和晶體生和晶體生長速率長速率u u必有一個必有一個極值極值。第13頁/共81頁Iv= P Iv= P * * D D其中：P臨界核坯的生長速率 D相鄰原子的躍遷速率DPIvT速率一方面：一方面： T 粘度 質(zhì)點運動困難，難于擴散到晶核表面，不利于成核和長大。另一方面：另一方面： T 質(zhì)點動能 質(zhì)點間引力 容易聚集吸附在晶核表面，對成核有利。 結(jié)論結(jié)論IvIv呈極值變化呈極值變化過冷度T = TMT第14頁/共81頁U=Bexp(-U=Be

7、xp(- Ga/kT)Ga/kT) * * 1- Bexp(- 1- Bexp(- Gv/kT)Gv/kT) 其中： 項質(zhì)點長程遷移的影響 項與Gv有關(guān)，晶體態(tài)和玻璃態(tài)兩項自由能差. Gv H T/Te項項TU結(jié)論結(jié)論U U呈極值變化呈極值變化速率第15頁/共81頁IVuIVT(B)析晶區(qū)總析晶速率總析晶速率1 1、過冷度太小或過大，對成核和生長均不利。只有在一定過冷度下才能有最大的過冷度太小或過大，對成核和生長均不利。只有在一定過冷度下才能有最大的I IV V和和u u 。(A)TuIVuIV第16頁/共81頁IVuIVT(B)析晶區(qū)(A)TuIVuIV2 2、I IV V和和 u u兩曲線

8、重疊區(qū)，稱析晶區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，兩曲線重疊區(qū)，稱析晶區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，I IV V和和 u u都有一個較大的數(shù)值，都有一個較大的數(shù)值，既有利成核，又有利生長。既有利成核，又有利生長。第17頁/共81頁IVuIVT(B)析晶區(qū)(A)TuIVuIV3 3、兩側(cè)陰影區(qū)為亞穩(wěn)區(qū)。左側(cè)兩側(cè)陰影區(qū)為亞穩(wěn)區(qū)。左側(cè) T T 太小，不可能自發(fā)成核，右側(cè)太小，不可能自發(fā)成核，右側(cè) T T太大，溫度太低，粘度太大，質(zhì)點難以移動無法形成晶相。亞穩(wěn)區(qū)為實際不能析晶區(qū)。太大，溫度太低，粘度太大，質(zhì)點難以移動無法形成晶相。亞穩(wěn)區(qū)為實際不能析晶區(qū)。第18頁/共81頁IVuIVT(B)析晶區(qū)(A)TuIVuIV4 4、如果如果 I

9、 IV V和和 u u的極大值所處的溫度范圍很靠近，熔體就易析晶而不易形成玻璃。反之，就不易析晶而易形成玻璃。的極大值所處的溫度范圍很靠近，熔體就易析晶而不易形成玻璃。反之，就不易析晶而易形成玻璃。第19頁/共81頁1 1、過冷度太小或過大，對成核和生長均不利。只有在一定過冷度下才能有最大的過冷度太小或過大，對成核和生長均不利。只有在一定過冷度下才能有最大的I IV V和和u u 。4 4、如果如果 I IV V和和 u u的極大值所處的溫度范圍很靠近，熔體就易析晶而不易形成玻璃。反之，就不易析晶而易形成玻璃。的極大值所處的溫度范圍很靠近，熔體就易析晶而不易形成玻璃。反之，就不易析晶而易形成玻

10、璃。3 3、兩側(cè)陰影區(qū)為亞穩(wěn)區(qū)。左側(cè)兩側(cè)陰影區(qū)為亞穩(wěn)區(qū)。左側(cè) T T 太小，不可能自發(fā)成核，右側(cè)太小，不可能自發(fā)成核，右側(cè) T T太大，溫度太低，粘度太大，質(zhì)點難以移動無法形成晶相。亞穩(wěn)區(qū)為實際不能析晶區(qū)。太大，溫度太低，粘度太大，質(zhì)點難以移動無法形成晶相。亞穩(wěn)區(qū)為實際不能析晶區(qū)。2 2、I IV V和和 u u兩曲線重疊區(qū)，稱析晶區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，兩曲線重疊區(qū)，稱析晶區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，I IV V和和 u u都有一個較大的數(shù)值，都有一個較大的數(shù)值，既有利成核，又有利生長。既有利成核，又有利生長。第20頁/共81頁 熔體在TM溫度附近若粘度很大，此時晶核產(chǎn)生與晶體的生長阻力均很大，因而易形成過冷液

11、體而不易析晶。 IV和 u兩曲線峰值大小及相對位置，都由系統(tǒng)本性系統(tǒng)本性所決定。 近代研究證實，如果冷卻速率足夠快，則任何材料都可以形成玻璃。從動力學角度研究 各類不同組成的熔體以多快的速率冷卻才能避免產(chǎn)生可以探測到到的晶體而形成玻璃，這是很有意義的。的晶體而形成玻璃，這是很有意義的。第21頁/共81頁2 2、UhlmannUhlmann觀點：觀點：確定玻璃中可以檢測到的確定玻璃中可以檢測到的晶體的最小體積晶體的最小體積( (V V /V /V10106 6 ) )考慮熔體究竟需要多快的冷卻速率才能防止此考慮熔體究竟需要多快的冷卻速率才能防止此 結(jié)晶量的產(chǎn)生，從而獲得檢測上合格的玻璃結(jié)晶量的產(chǎn)

12、生，從而獲得檢測上合格的玻璃根據(jù)相變動力學理論，對均勻成核，在時根據(jù)相變動力學理論，對均勻成核，在時間間t t內(nèi)單位體積的內(nèi)單位體積的V V /V /V ，可用，可用Johnson-Johnson-Mehl-AvramiMehl-Avrami式來描述。式來描述。43433)3exp(1tuIVVxxtuIVVxVV 值較小時，值較小時，當當?shù)?2頁/共81頁 借助此式繪制借助此式繪制給定體積分數(shù)的三給定體積分數(shù)的三T T曲線曲線， 并可估計出避免生成并可估計出避免生成10106 6分數(shù)晶體所必分數(shù)晶體所必 須須的冷卻速率。的冷卻速率。TgTMT穩(wěn)定液相穩(wěn)定液相亞穩(wěn)液相亞穩(wěn)液相t43433)3e

13、xp(1tuIVVxxtuIVVxVV 值較小時，值較小時，當當?shù)?3頁/共81頁 三三T T即：即：Time-Temperature-Time-Temperature-TransformationTransformation 三三T T曲線的繪制：曲線的繪制： 1 1、選擇一個特定的結(jié)晶分數(shù)選擇一個特定的結(jié)晶分數(shù)10106 6； 2 2、在一系列溫度下計算成核速率在一系列溫度下計算成核速率I IV V 、生長速率生長速率u u ； 3 3、把計算所得把計算所得I IV V 、u u代入代入(2(21)1)式式求出對應(yīng)時間求出對應(yīng)時間t ;t ; 4 4、以以 M MT T 為縱坐標，冷為縱坐

14、標，冷卻時間卻時間t t為橫坐標作出為橫坐標作出3T3T圖。圖。第24頁/共81頁 只有三只有三T T曲線前端即鼻尖對應(yīng)析出曲線前端即鼻尖對應(yīng)析出10106 6體積分數(shù)的晶體的時間是最少的。為避免析出體積分數(shù)的晶體的時間是最少的。為避免析出10106 6分數(shù)的晶體所需的分數(shù)的晶體所需的臨界冷卻速率臨界冷卻速率可由下式近似求出可由下式近似求出 )(/)(nMnnncTTTTdtdT 若若(dT/dt)(dT/dt)c c大，則形成玻璃困難，反之則容易。大，則形成玻璃困難，反之則容易。TgTMT亞穩(wěn)液相亞穩(wěn)液相t第25頁/共81頁分析：分析：1 1、誰較易析晶，誰易形成玻璃、誰較易析晶，誰易形成玻

15、璃? ? 2 2、為什么出現(xiàn)鼻尖形狀、為什么出現(xiàn)鼻尖形狀? ? 3 3、此圖表示什么意義、此圖表示什么意義? ?判別判別不同物質(zhì)不同物質(zhì)形成玻璃能力大小形成玻璃能力大小。溫度（溫度（）時間時間t（s）ABC10-31107806040100120103第26頁/共81頁 形成玻璃的臨界冷卻速率是隨熔體組成而變化的。形成玻璃的臨界冷卻速率是隨熔體組成而變化的。P94 Tab3-6第27頁/共81頁(2) dT/dt(2) dT/dt越小，容易形成玻璃。越小，容易形成玻璃。(3) Tg/T(3) Tg/TM M接近接近“ 2/32/3”時，易形成玻時，易形成玻璃，即璃，即三分之二規(guī)則。三分之二規(guī)則

16、。(1) (1) 熔點時的粘度高，易形成玻璃熔點時的粘度高，易形成玻璃，析晶阻力較大，析晶阻力較大，T TM M時的粘度是形成時的粘度是形成玻璃玻璃 的主要標志。的主要標志。結(jié)結(jié) 論論由由TgTg與與T TM M作圖知，易生成玻璃的組成在直線作圖知，易生成玻璃的組成在直線的的。 此規(guī)則反映形成玻璃所需冷卻速此規(guī)則反映形成玻璃所需冷卻速率大小率大小。第28頁/共81頁 玻璃形成條件：玻璃形成條件： E、 、 、 2/3規(guī)則、規(guī)則、 (TM)總結(jié)總結(jié):SiO2第29頁/共81頁四、玻璃形成的結(jié)晶化學條件四、玻璃形成的結(jié)晶化學條件 1 1、鍵強（孫光漢理論）鍵強（孫光漢理論） (1)(1)單鍵強度單

17、鍵強度335kj/mol(335kj/mol(或或80kcal/mol)80kcal/mol)的氧化物的氧化物網(wǎng)絡(luò)形成體。網(wǎng)絡(luò)形成體。(2)(2)單鍵強度單鍵強度250kj/mol(0.050.05 Kcal/mol Kcal/mol 易形成玻璃；易形成玻璃；單鍵強度單鍵強度/T/Tm.pm.p0.05 1 , 1 , 則有則有AlOAlO4 4 即即為網(wǎng)絡(luò)形成離子為網(wǎng)絡(luò)形成離子 若若 (R(R2 2O ORO)/AlRO)/Al2 2O O3 3 1 , 1 , 則有則有AlOAlO6 6 即即為網(wǎng)絡(luò)變性離子為網(wǎng)絡(luò)變性離子 若若 (R(R2 2O ORO)/AlRO)/Al2 2O O3 3

18、 1 , 1 , 則有則有AlOAlO4 4 即即為網(wǎng)絡(luò)形成離子為網(wǎng)絡(luò)形成離子第62頁/共81頁312.5P2O5223Na2OSiO2402Na2O Al2O3 2SiO23.50.52.25Na2O 1/3Al2O3 2SiO2312.5Na2O2SiO2402SiO2YXR組成典型玻璃的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)典型玻璃的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)X X，Y Y和和R R值值第63頁/共81頁 Y Y是結(jié)構(gòu)參數(shù)。玻璃的很多性質(zhì)是結(jié)構(gòu)參數(shù)。玻璃的很多性質(zhì)取決于取決于Y Y值。值。Y2 Y2 時硅酸鹽玻璃就不時硅酸鹽玻璃就不能構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)。能構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)。 在形成玻璃范圍在形成玻璃范圍內(nèi)：內(nèi)： Y Y增大網(wǎng)絡(luò)緊密，強度增大，粘

19、增大網(wǎng)絡(luò)緊密，強度增大，粘度增大，膨脹系數(shù)降低，電導率下降度增大，膨脹系數(shù)降低，電導率下降。 Y Y下降網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，網(wǎng)絡(luò)變下降網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，網(wǎng)絡(luò)變性離子的移動性離子的移動變得容易，粘度下降，變得容易，粘度下降，膨脹系數(shù)增大，電導率增大。膨脹系數(shù)增大，電導率增大。第64頁/共81頁22013732Na2OP2O522013232Na2OSiO214015733P2O514615233Na2O2SiO2膨脹系數(shù)107熔融溫度 ()Y組成Y Y對玻璃性質(zhì)的影響對玻璃性質(zhì)的影響第65頁/共81頁 硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)上顯著的差別硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)上顯著的差別：(1)(1) 晶體中晶體中

20、SiSiO O骨架按一定對稱性作周期重骨架按一定對稱性作周期重復排列，是復排列，是嚴格有序嚴格有序的，在玻璃中則是的，在玻璃中則是無序排無序排列列的。晶體是一種結(jié)構(gòu)貫穿到底，玻璃在一定的。晶體是一種結(jié)構(gòu)貫穿到底，玻璃在一定組成范圍內(nèi)往往是組成范圍內(nèi)往往是幾種幾種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的混合。的混合。(2)(2) 晶體中晶體中R R或或R R2 2陽離子占據(jù)陽離子占據(jù)點陣的位置點陣的位置：在玻璃中，它們在玻璃中，它們統(tǒng)計地分布統(tǒng)計地分布在空腔內(nèi)，平衡在空腔內(nèi)，平衡O Onbnb的負電荷。雖從的負電荷。雖從NaNa2 2O-SiOO-SiO2 2系統(tǒng)玻璃的徑向系統(tǒng)玻璃的徑向分布曲線中得出分布曲線中得出NaNa+

21、 +平均被平均被5 57 7個個O O包圍，即配包圍，即配位數(shù)也是不固定的。位數(shù)也是不固定的。 比比 較較第66頁/共81頁(3)(3) 晶體中，只有晶體中，只有半徑相近半徑相近的陽離子能發(fā)生互相置換，玻璃中，的陽離子能發(fā)生互相置換，玻璃中，只要遵守靜電價規(guī)則只要遵守靜電價規(guī)則，不論離子半徑如何，網(wǎng)絡(luò)變性離子均能互相置換不論離子半徑如何，網(wǎng)絡(luò)變性離子均能互相置換。( (因為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易變形，可以適應(yīng)不同大小的離子互換因為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易變形，可以適應(yīng)不同大小的離子互換) )。在玻璃。在玻璃中析出晶體時也有這樣復雜的置換。中析出晶體時也有這樣復雜的置換。(4)(4) 在晶體中一般在晶體中一般組成是固

22、定組成是固定的，并且符合化學計量比例，的，并且符合化學計量比例， 在形成玻璃的組成范圍內(nèi)氧化物以在形成玻璃的組成范圍內(nèi)氧化物以非化學計量任意比例混合非化學計量任意比例混合。 由于玻璃的化學組成、結(jié)構(gòu)比晶體有更大的由于玻璃的化學組成、結(jié)構(gòu)比晶體有更大的可變動性和寬容度，所以玻璃的性能可以作很可變動性和寬容度，所以玻璃的性能可以作很多調(diào)整，使玻璃品種豐富，有十分廣泛的用途多調(diào)整，使玻璃品種豐富，有十分廣泛的用途。第67頁/共81頁二、硼二、硼 酸酸 鹽鹽 玻玻 璃璃 B B2 2O O3 3是硼酸鹽玻璃中的網(wǎng)絡(luò)形成是硼酸鹽玻璃中的網(wǎng)絡(luò)形成體，體，B B2 2O O3 3也能單獨形成氧化硼玻璃。也能

23、單獨形成氧化硼玻璃。B B：2s2s2 22p2p1 1 O O：2s2s2 22p2p4 4 ;B;BO O之間形成之間形成spsp2 2三角形雜化軌道，還有空軌道，可以三角形雜化軌道，還有空軌道，可以形成形成3 3個個鍵鍵，所以還有，所以還有p p電子，電子，B B 除了除了3 3個個鍵鍵 還有還有鍵鍵 成分。成分。第68頁/共81頁氧化硼玻璃的結(jié)構(gòu)：氧化硼玻璃的結(jié)構(gòu)： (1)(1) 從從B B2 2O O3 3玻璃的玻璃的RDFRDF曲線證實，存曲線證實，存在在以以三角體三角體( (BOBO3 3 是非常扁的三角錐體，是非常扁的三角錐體，幾乎是三角形幾乎是三角形) )相互連結(jié)的硼氧組基團

24、。相互連結(jié)的硼氧組基團。 (2)(2) 按無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說，純按無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學說，純B B2 2O O3 3玻璃玻璃的結(jié)構(gòu)可以看成的結(jié)構(gòu)可以看成由由BOBO3 3 無序地相連而組無序地相連而組成的向成的向兩度兩度空間發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)( (其中有很多其中有很多三元環(huán)三元環(huán)) )。第69頁/共81頁 B BO O鍵能鍵能498498kj/mol,kj/mol,比比SiSiO O鍵能鍵能444kj/mol444kj/mol大，但因為大，但因為B B2 2O O3 3玻璃的層狀或鏈玻璃的層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)的特性，任何狀結(jié)構(gòu)的特性，任何 BOBO3 3 附近空間并不附近空間并不完全被三角體所充填，而不同

25、于完全被三角體所充填，而不同于SiOSiO4 4 。 B B2 2O O3 3玻璃的層之間是分子力，是一種玻璃的層之間是分子力，是一種弱鍵，所以弱鍵，所以B B2 2O O3 3玻璃軟化溫度低玻璃軟化溫度低(450)(450)，表面張力小，化學穩(wěn)定性差表面張力小，化學穩(wěn)定性差( (易在空氣中潮易在空氣中潮解解) )，熱膨脹系數(shù)高，熱膨脹系數(shù)高。第70頁/共81頁一般說純一般說純B B2 2O O3 3玻璃實用價值玻璃實用價值小。但小。但B B2 2O O3 3是唯一能用來制造是唯一能用來制造有效有效吸收慢中子的氧化物玻璃吸收慢中子的氧化物玻璃，而且是，而且是其它材料不可取代的。其它材料不可取代

26、的。B B2 2O O3 3與與R R2 2O O、RORO等配合才能制等配合才能制成穩(wěn)定的有實用價值的硼酸鹽玻璃成穩(wěn)定的有實用價值的硼酸鹽玻璃。當。當B B2 2O O3 3中加入中加入R R2 2O O、RORO時會出現(xiàn)時會出現(xiàn)“硼反常硼反?！?。第71頁/共81頁 瓦倫對瓦倫對NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3玻璃的玻璃的研研究發(fā)現(xiàn)當究發(fā)現(xiàn)當NaNa2 2O O由由10.3mol%10.3mol%增增至至30.8mol%30.8mol%時，時，B BO O間距間距由由0.137nm0.137nm增至增至0.148nm0.148nm, , BOBO3 3 BOBO4 4 , , 核

27、磁共振核磁共振和紅外光譜實驗也證實如和紅外光譜實驗也證實如此此。 第72頁/共81頁 BOBO3 3 變成變成BOBO4 4 ，多面體之間的連多面體之間的連結(jié)點由結(jié)點由 3 3變變4 4，導致玻璃結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變，導致玻璃結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)闉槿S的架狀結(jié)構(gòu)三維的架狀結(jié)構(gòu)，從而，從而加強了網(wǎng)絡(luò)加強了網(wǎng)絡(luò)，并使玻璃的各種物理性質(zhì)變好，這與相并使玻璃的各種物理性質(zhì)變好，這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性質(zhì)隨同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性質(zhì)隨R R2 2O O或或RORO加入量的變化規(guī)律相反，所以加入量的變化規(guī)律相反，所以稱為稱為“ 硼反常硼反?！薄?第73頁/共81頁 下下圖表示二元鈉硼酸鹽玻璃中圖表示二

28、元鈉硼酸鹽玻璃中O Ob b數(shù)、熱數(shù)、熱膨脹系數(shù)膨脹系數(shù) 、和、和TgTg溫度與溫度與NaNa2 2O O含量含量mol% mol% 的變化的變化。Na2O%ObTg第74頁/共81頁硼反常硼反常使性質(zhì)使性質(zhì)- -組成變組成變化曲線上出現(xiàn)極大值或化曲線上出現(xiàn)極大值或極小值，其極小值，其實質(zhì)是硼氧實質(zhì)是硼氧配位體中四面體與三角配位體中四面體與三角體相對含量變化所產(chǎn)生體相對含量變化所產(chǎn)生的的，CNCN4 4的的B B原子數(shù)目原子數(shù)目不能超過由玻璃組成所不能超過由玻璃組成所決定的某一限度。決定的某一限度。結(jié)論結(jié)論第75頁/共81頁 附參考資料：附參考資料： 硼反常是否在硼反常是否在R R2 2O O中為中為1515mol%mol%