Ангармонизм колебаний решетки и вязкое течение стеклообразующих веществ в области перехода жидкость-стекло

• Автор: Машанов, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 113 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ВЯЗКОЕ ТЕЧЕНИЕ И АНГАРМОНИЗМ КОЛЕБАНИЙ РЕШЕТКИ СТЕКЛООБРАЗУЮЩИХ СИСТЕМ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Стеклообразное состояние вещества
1.2. Активационная теория вязкого течения жидкостей
1.3. Валентно-конфигурационная теория вязкого течения
1.4. Вязкость и флуктуационный свободный объем жидкостей и стекол
1.5. Дырочно-активационная модель вязкого течения
1.5. Фрагильность стеклообразующих систем
1.7. Ангармонизм колебаний решетки. Параметр Грюнайзена
Заключение к главе
ГЛАВА И. ВИСКОЗИМЕТР СИСТЕМЫ ИХС. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Нагревательное устройство
2.2. Подготовка установки к измерениям
2.3. Кварцевый вискозиметр
2.4. Методика измерения вязкости неорганических стекол
2.5. Объекты исследований
Заключение к главе
ГЛАВА III. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ВЯЗКОГО ТЕЧЕНИЯ СТЕКЛООРАЗУЮЩИХ РАСПЛАВОВ В ОБЛАСТИ ПЕРЕХОДА ЖИДКОСТЬ-СТЕКЛО
3.1. Уравнение Эйринга и эмпирическое соотношение Енкеля
3.2. Свободная энергия активации вязкого течения в дырочно-активационной модели
3.3. Температурная зависимость свободной энергии активации вязкого течения силикатных стекол в области перехода жидкость-стекло
3.4. Линейная корреляция между энергией образования флуктуагрюнной дырки и свободной энергией активации текучести вблизи температуры стеклования
3.5. Валентно-конфигурационная теория и дырочно-активационная модель вязкого течения
3.6. Природа флуктуациоиных «дырок» в стеклообразующих системах
Заключение к главе
ГЛАВА IV. ФРАГИЛЬНОСТЬ И АНГАРМОНИЗМ КОЛЕБАНИЙ РЕШЕТКИ
СТЕКЛООБРАЗНЫХ СИСТЕМ
4.1. Методика определения фрагильности стекол
4.2. Фрагильностъ и уравнение Вилъямса-Ландела-Ферри
4.3. Фрагилъность и ангармонизм
Заключение к главе
ГЛАВА V. ПАРАМЕТР ГРЮНАЙЗЕНА И УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И СТЕКЛООБРАЗНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
5.1. Параметр Грюнайзена. Формулы Леонтьева и Беломестных-Теслевой
5.2. Параметр Грюнайзена и скорости распространения акустических волн
5.3. Линейная корреляция между отношением (VI - vs) /и параметром Грюнайзена
5.4. Коэффициент Пуассона и параметр Грюнайзена...:
5.5. О природе связи р и с неупругими свойствами твердых тел
Заключение к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ ЗЛ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Вязкость стекол и их расплавов является принципиально важным свойством, определяющим специфику стеклообразного состояния вещества. Она интегрально отражает кинетику молекулярной подвижности этих систем. За последние три — четыре десятилетия достигнут заметный прогресс в понимании природы вязкого течения стеклообразующих жидкостей (Немилов C.B., Johari
О.Р.,Филипович В.Н., Angell С.А., Fitzgerald E.R., Новиков В.Н., Соколов
А.П., Dure J.C., Doremus R.H., Хоник В.А. и др.).
Однако остается неясным ряд ключевых вопросов, в частности, причина резкого повышения вязкости в области перехода жидкость — стекло. Появились работы, где устанавливается определенная связь вязкости в области стеклования с упругими свойствами соответствующих твердых стекол. В 1968 году Немиловым С.В. получена связь свободной энергии активации вязкого течения вблизи температуры стеклования с мгновенным упругим модулем сдвига.
В конце 1970-ых годов Анжелом С.А. было введено понятие о так называемой фрагилыгости (fragility) ш, которая представляет собой тангенс угла наклона кривой вязкости в координатах lgrj - (77/7) в точке Tg/T = 1 (Tg - температура стеклования). Фрагильность характеризует быстроту уменьшения вязкости с повышением температуры и оказалась удобным показателем для классификации стекол. В последние 20-25 лет опубликована большая серия работ, посвященных исследованию связи т с различными свойствами стеклообразных систем.
Интерес к этой проблеме усилился в 2004 — 2008 годы после установления для ряда стеклообразующих веществ линейной зависимости фрагильности от отношения модуля объемного сжатия В к модулю сдвига G (Новиков, Соколов, 2004). Известно, что отношение указанных упругих

Технические данные ИЗВ-З
Таблица
Пределы измерения, мм О-гЮО
Цена деления, мм
Измерительное усилие, Н 1.2±0
Предел допускаемой погрешности, мм ±0.0012
Вязкость измеряли в изотермическом режиме, подавая на образец напряжение а, которое до конца опыта остается постоянным. При этом в образце развиваются мгновенная е0, замедленноупругая sjj) и вязкая s,,(t) деформации. В том случае, когда структура стекла находится в неравновесном состоянии, замедленноупругая и вязкая деформации протекают на фоне процесса стабилизации структуры стекла. Вопросы продолжительности стабилизации tcm образца при температуре опыта и времени td, достаточного для завершения процесса релаксации замедленноупругой деформации при измерениях вязкости стабилизированного стекла, исследовачись в лаборатории физикохимических свойств силикатов института химии силикатов (ИХС) РАН.
Если в стекле не протекают какие-либо кристаллизационные или ликвационные процессы, то, как было показано в [38, 39], в большинстве случаев для оценки времени tcm и td можно воспользоваться эмпирическими соотношениями
lg tcm = lg?X°°)
lg=lg77(co)-9.6,
где 77(00) - равновесное значение вязкости в Па-с. При отсутствии данных 77(00), в случае неизвестного стекла, времена 1ст и td определяли методом последовательной оценки rj{t) в процессе измерения. Скорость изгиба образца регистрировали только после завершения замедленноупругой деформации и процесса стабилизации структуры стекла.