СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ

СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ

       

аморфное состояние в-ва, формирующееся при затвердевании переохлаждённого расплава. Обратимость перехода из С. с. в расплав и из расплава в С. с. (стеклование) явл. особенностью, к-рая отличает С. с. от др. аморфных состояний. Постепенное возрастание вязкости расплава препятствует кристаллизации в-ва, т. е. переходу к термодинамически более устойчивому крист. состоянию с меньшей свободной энергией. Процесс стеклования характеризуется температурным интервалом. Переход в-ва из С. с. в кристаллическое явл. фазовым переходом I рода.

В С. с. может находиться значит. число простых в-в (S, Se, As, Р); окислов (В2О3, SiO2, GeO2, As2O3, Sb2O3, FeO2, V2O5); водных р-ров Н2О2, H2SO4, H3PO4, HClO4, H2SeO4, H2CrO4, NH4OH, КОН, НСl, LiCl; халькогенидов ряда элементов (As, Ge, P); нек-рых галогенидов и карбонатов. Многие из этих в-в составляют основу сложных по составу стёкол.

В-во в С. с. представляет собой жёсткую систему атомов и ат. групп, преим. с ковалентной связью между ними. Дифракц. методы исследования (рентгеновский структурный анализ, электронография, нейтронография) позволяют определить упорядоченность в расположении соседних атомов в-в в С. с. (ближний порядок, (см. ДАЛЬНИЙ И БЛИЖНИЙ ПОРЯДОК)). Измеряя дифракц. максимумы и их интенсивности, строят т. н. кривую радиального распределения атомов (рис.).

Расстояния между максимумами этой кривой соответствуют межат. расстояниям, а площадь, ограниченная максимумами, даёт информацию о ср. числе атомов, находящихся на соответствующем расстоянии от данного.

В-ва в С. с. в среднем изотропны, хрупки, имеют раковистый излом при сколе, часто прозрачны (для видимых, ИК, УФ, рентгеновских и g-лучей). Местные механич. напряжения и неоднородность структуры в-ва в С. с. обусловливают двойное лучепреломление (переменное в пределах образца). Практически все стёкла слабо люминесцируют (см. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ). Для усиления этого эффекта в них добавляют активаторы — редкозем. элементы, уран и др. Используя вспомогат. возбуждение большой мощности (накачку) и подобранные активаторы, получают мощное когерентное излучение (см. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ). В-ва в С. с., как правило, диамагнитны, примеси окислов редкозем. металлов делают их парамагнитными. Из нек-рых стёкол спец. состава получают ситаллы (материалы, состоящие из одной или неск. кристаллич. фаз, равномерно распредел. в стекловидной фазе). По электрич. св-вам большинство стёкол — диэлектрики (силикатные стёкла), но есть и ПП (см. АМОРФНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ) и металлы (см. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ

(структурные стёкла) - аморфноесостояние вещества, формирующееся при затвердевании переохлаждённогорасплава. Обратимость перехода из С. с. в расплав и из расплава в С. с.(стеклование) является особенностью, к-рая отличает С. с. от др. аморфныхсостояний. Постепенное возрастание вязкости расплава препятствует кристаллизациивещества, т. е. переходу к термодинамически более устойчивому кристаллич. <состоянию с меньшей свободной энергией. Процесс стеклования характеризуетсятемпературным интервалом. Переход вещества из С. с. в кристаллическое является фазовым переходом1-го рода.

В С. с. может находиться значит. число простых веществ (S, Se, As, Р),окислов (В ₂O₃, SiO₂, GeO₂,As₂O₃, Sb₂O₃, FeO₂,P₂O₅), водных растворов (Н ₂ О ₂,H₂SO₄, H₃PO₄, HC1O₄,H₂SeO₄, H₂CrO₄, NH₄OH,КОН, НС1, LiCl), халькогенидов ряда элементов (As, Ge, Р), нек-рых галогенидови карбонатов. Многие из этих веществ составляют основу более сложных посоставу стёкол. Среди однокомпонентных стёкол наиб. практич. значение имеетоксид SiO₂, отличающийся жаропрочностью, хим.-устойчивостью, <стойкостью к перепадам темп-ры. Однако технология его изготовления сложнаи необходимая темп-pa высока. Чтобы снизить её и придать стеклу нужныесвойства, к SiO₂ добавляют др. оксиды, прежде всего щелочныеи щёлочноземельные. При этом темп-pa нагрева снижается на 200-300 °С. Рольтаких добавок (модификаторов) в том, что они «разрыхляют» сетку хим. связейв SiO₂.

Вещество в С. с. представляет собой твердотельную систему атомов и атомныхгрупп, преим. с ковалентной связью между ними. Дифракц. методы исследования( рентгеновский структурный анализ, электронография, нейтронография структурная )позволяют определить упорядоченность в расположении соседних атомов(ближний порядок; см. Дальний и ближний порядок). По угл. зависимостиинтенсивности рассеяния строят кривые радиального распределения атомов. <Расстояния между максимумами этой кривой соответствуют межатомным расстояниям, <а площадь, ограниченная максимумами, даёт информацию о ср. числе атомов, <находящихся на соответствующем расстоянии от данного.

Стёкла, как правило, изотропны, хрупки, имеют раковистый излом при сколе. <По оптич. свойствам обычно прозрачны (для видимых, ИК- УФ-, рентгеновскогои g-излучения). Локальные механич. напряжения и неоднородность структурыстекла часто обусловливают двойное лучепреломление. Практическивсе стёкла слабо люминесцируют. Для усиления этого эффекта в них добавляютактиваторы - редкоземельные элементы, уран и др. Используя вспомогат. возбуждениебольшой мощности (накачку) и подобранные активаторы, получают активнуюсреду для генерации мощного когерентного излучения (см. Неодимовый лазер). Стёкла, как правило, диамагнитны, примеси окислов редкоземельных металловделают их парамагнитными. Из нек-рых стёкол спец. состава получают с ит а л л ы (материалы, состоящие из одной или неск. кристаллич. фаз, равномернораспределённых в стеклообразной фазе). По электрич. свойствам большинствостёкол - диэлектрики (силикатные стёкла), но есть и полупроводники (см. Аморфные и стеклообразные полипроводники )и металлы (см. Аморфныеметаллы, Металлические стёкла).

Понятие С. с. обобщается на конденсиров. системы, в к-рых отсутствуетпространственное упорядочение не в расположении атомов, а в ориентацииспинов и спиновой плотности ( спиновые стёкла), в ориентации и распределенииэлектрич. дипольных и квадрупольных моментов и т. п. (см. Стёкла).

Лит.: Аппен А. А., Химия стекла, 2 изд., Л., 1974; Мотт Н., ДэвисЭ., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., 2изд., т. 1-2, М., 1982; Андреев Н. С., Мазурин О. В., Порай-Кошиц Е. А.,Явления ликвации в стеклах, Л., 1974; Ш у л ь ц М. М., О природе стекла,«Природа», 1986, №9.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.