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藝術玻璃工藝品定制告訴您玻璃物態

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藝術玻璃工藝品定制告訴您玻璃物態

發布日期:2018-10-08 作者: 點擊:

藝術玻璃工藝品定制告訴您玻璃並不完全是固體
  玻璃既不是晶態,也不是非晶態,也不是多晶態,也不是混合態。理論名稱叫玻璃態。玻璃態在常溫下的特點是:短程有序,即在數個或數十個原子範圍內,原子有序排列,呈現晶體特征;長程無序,即再增加原子數量後,便成爲一種無序的排列狀態,其混亂程度類似于液體。在宏觀上,玻璃又是一種固態的物質。


  玻璃就是這樣一種物質。造成玻璃這種結構的原因是:玻璃的粘度隨溫度的變化速度太快,而結晶速度又太慢。當溫度下降,結晶剛剛開始的時候,粘度就已經變得非常大,原子的移動被限制住,造成了這種結果。所以,玻璃態類似于固態的液體,物質中的原子永遠都是處于結晶的過程中。


  因此,玻璃中的原子位置看似固定,但是原子間依然有作用力促使它具備重新排列的趨勢。並不是一個穩定的狀態,這和石蠟中的原子狀態不同。所以,同樣不是晶體,常溫下,石蠟完全是固體,而玻璃卻可以被看作是粘度極大的液體。


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  揭示玻璃非固體之謎
  在实验中,为了观察微观原子的真实运动情况,研究人员利用较大的胶体微粒模拟原子,并用高倍显微镜进行观察。结果发现,这些粒子形成的凝胶因为构成了二十面体结构而无法形成结晶——这与20世纪50年代布里斯托尔大学的Charles Frank作出的预测相一致。这种结构解释了为什么玻璃是“玻璃”而不是液体或固体。


  此次研究对于理解亚稳态材料来说是个重大的突破,它将使进一步开发金属玻璃等新材料成为可能。另外,如果能够通过操作使金属在冷却时形成玻璃一样的内部结构,将有可能大大减少金属缺陷。[3]  (科学网 梅进/编译)


  (《自然—材料学》(Nature Materials),doi:10.1038/nmat2219,C. Patrick Royall,Hajime Tanaka)
  玻璃表面看上去是固体,实际上并不是。50多年来,科学家一直在尝试弄清玻璃的本质。英国、澳大利亚及日本的科学家联合研究发现,玻璃无法成为固体的原因在于玻璃冷却时所形成的特殊的原子结构。相关论文将在线发表于《自然—材料学》(Nature Materials)上。


  主要研究人员、英国布里斯托尔大学的Paddy Royall说:“一些材料在冷却时会形成结晶,其原子会以高度规则的模式进行排列,称为“晶格”(lattice)。不过玻璃在冷却时,原子拥堵在一起,几乎随机排列,妨碍了规则晶格的形成。”

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