Фрагильность и параметр уравнения стеклования

Автор: Машанов А.А., Сандитов Д.С.

Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Химия. Физика @vestnik-bsu-chemistry-physics

Рубрика: Физика

Статья в выпуске: 1, 2017 года.

Бесплатный доступ

Установлена взаимосвязь между фрагильностью (m), температурой стеклования (Tg) и полосой температур (δTg), характеризующей температурный интервал пе- рехода жидкость-стекло. Величина δTg является параметром уравнения стеклова- ния qτg = δTg (q - скорость охлаждения расплава, τg - время релаксации при температуре стеклования). Показано, что у стекол одного класса, у которых m = const, наблюдается линейная корреляция между δTg и Tg.

Стекло, температура стеклования, переход жидкость-стекло, время релаксации, скорость охлаждения расплава

Короткий адрес: https://sciup.org/148316669

IDR: 148316669   |   DOI: 10.18101/2306-2363-2017-1-37-40

Текст научной статьи Фрагильность и параметр уравнения стеклования

Настоящее сообщение посвящено установлению взаимосвязи параметра уравнения стеклования δT g с фрагильностью m и проверке наличия линейной корреляции между величиной δT g и температурой стеклования T g .

В последние десятилетия получило распространение понятие о фрагиль-ности стекол m , которая определяется температурной зависимостью вязкости η ( T ) вблизи температуры стеклования T g [1-4]

m =

d ln n ( T ) d ( TJT )

T = T g

Легко убедиться, что подстановка зависимости η ( T ) из известного уравнения ВЛФ [5] в это выражение приводит к соотношению [2]

C m = — T C2 g

, где С1 и С2 — параметры уравнения ВЛФ. Через эти параметры выражается параметр уравнения δTg = С2/С1, характеризующий область перехода от жидкости к стеклу в процессе охлаждения стеклообразующих расплавов [6]. Из равенства (2) с учетом δTg=C2/C1 при m = const у стекол одного класса вытекает линейная корреляция между δTg и температурой стеклования Tg

I Tg

, что подтверждается экспериментальными данными (рис. 1-3).

Величина m используется для классификации стекол [1].

Рис. 1. Линейная корреляция между δT g и T g для натриево-силикатных стекол. Содержание Na 2 O, мол. %: 1 — 15, 2 — 20, 3 — 25, 4 — 30, 5 — 33, 6 — 35. Использованы данные [7].

Рис. 2. Линейная корреляция между δT g и температурой стеклования T g для аморфных органических полимеров. 1 — полигексен-1, 2 — полиуретан, 3 — поливинилхлорацетат, 4 — полиметилакрилат, 5 — поливинилацетат, 6 — натуральный каучук, 7 — метакрилат этиловый. Использованы данные [5].

Рис. 3. Корреляция между δ T g и T g для металлических стекол. Использованы данные [8]. 1 — Fe 83 B 17 , 2 — Fe 80 P 13 C 7 , 3 — Fe 41.5 Ni 41.5 B 17 , 4 — Pd 8 2Si1 8 , 5 — Pd 77 . 5 Cu 6 Si1 6 . 5 , 6 — Pd4 0 Ni4 0 P2 0 .

Таким образом, параметр уравнения стеклования δT g линейно зависит от температуры стеклования T g . Этот результат имеет важное значение при выяснении природы уравнения стеклования g = δT g . Ранее величина δT g рассматривалась как константа — коэффициент пропорциональности между q и 1/ τ g : чем больше скорость охлаждения q , тем меньше время структурной релаксации τ g . Полученный результат указывает на тот факт, что δT g является постоянной величиной только для стекол одного класса, у которых температуры стеклования одинаковы.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования РФ (грант № 1932).

Список литературы Фрагильность и параметр уравнения стеклования

  • Angell C. A. Perspective on the glass transition // J. Phys. Chem. Solids. - 1988. - V. 49, № 8. - P. 836-871.
  • Сандитов Д. С., Машанов А. А., Сандитов Б. Д., Мантатов В. В. Фрагильность и ангармонизм колебаний решетки стеклообразующих систем // Физика и химия стекла. - 2008. - Т. 34, № 4. - С. 512-517.
  • Машанов А. А., Сандитов Д. С. Фрагильность и коэффициент Пуассона неорганических стекол // Вестник Бурятского госуниверситета. Химия. Физика. - 2010. - Вып. 3. - С. 123-127.
  • Булыгина Е. А., Етобаева В. П., Машанов А. А., Сандитов Д. С. Фрагильность и параметр Грюнайзена неорганических стекол // Вестник Бурятского госуниверсите- та. Химия и Физика. - 2011. - Вып. 3. - С. 259-262.
  • Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. - М.: ИЛ. - 1963. - 535 с.
  • Сандитов Д.С. О природе уравнения перехода жидкость-стекло // ЖЭТФ. - 2016. - Т. 150, Вып. 3(9). - С. 501-515.
  • MDL® SciGlass -7.8. Institute of Theoretical Chemistry, Shrewsbury, MA, - 2012. www.sciglass.info
  • Сандитов Д.С., Дармаев М.В., Сандитов Б.Д. Применение модели делокализо- ванных атомов к металлическим стеклам // ЖТФ. - 2017. - Т. 87, Вып. 1. - С. 43-
Статья научная