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玻璃及结构
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特种玻璃
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《特种玻璃》
教 材：《玻璃工艺学》西北轻工业学院 主编
参考文献：
《无机非金属材料工学》林宗寿编
《特种光学玻璃》动，结构状态趋向平衡所需的时间较短。因此，玻璃的结构状态由Tg－Tf区间内保持的温度所决定。当玻璃冷却到室温时，它保持着与这温度区间的某一温度相应的平衡结构状态和性能。这一温度也就是图尔（Tool）提出的著名的“假想温度”。
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图1-4 退火玻璃与淬火玻璃在520℃时密度的平衡过程
1——退火玻璃 2­——淬火玻璃
2
1
ρ
时间 h
密度
100
3. 热历史
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急冷试样
℃退火试样
t
lg η
图1-5 ℃保温下的粘度-时间曲线
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图1-6 淬火玻璃与退火玻璃在520℃时密度的平衡过程
1——淬火玻璃 2­——退火玻璃
热膨胀
温度
1
2
Tg
Tf
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§ 玻璃结构理论
玻璃结构是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度，以及它们彼此间的结合状态。
通过对玻璃结构的研究，来了解玻璃性能与结构的相互关系，进而对玻璃的性能进行改进和研究新材料。
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G•Tamman的过冷液体假说
随着温度的下降，组成玻璃的分子团动能减小而逐渐接近，同时相互作用力也逐渐增加，熔体的粘度相应增大，最后分子堆积到十分紧密而可看作是无规则的固体物质
图尔（. Tool）和埃赫林（. Fichlin）提出胶体假说
索斯曼（. Sosman）和鲍特文（）的聚集假说等
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微晶子学说
兰达尔（Randell）于1930年提出了玻璃结构的微晶子学说。认为玻璃由微晶与无定形物质两部分组成。微晶具有正规的原子排列并与无定形物质间有明显的界限。- nm，其含量占80%以上。
列别捷夫（. лебеgеB）认为玻璃中存在“微晶子”，这些“微晶子”与石英晶体有类似结构，但又与一般微晶不同。它们是尺寸极其微小、晶格极度变形的有序排列区域。玻璃中的这些微晶子分散在无序区域中，从微晶子到无序区的过渡是逐渐完成的，没有明显的界限，微晶子中心部位有序程度最高，离中中心越远，有序程度越低，不规则程度也就越显著。
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折射率
温度
520
图1-7 玻璃折射率随温度的变化曲线
图1-8 一种钠硅酸盐玻璃的折射率随温度的变化曲线
100
200
300
温度℃
Δn×107
100
200
β↔γ鳞石英
α↔β鳞石英
α↔β方石英
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熔 体
1600℃
1670℃
熔 体
α-石英
β-方石英
γ-鳞石英
β-石英
α-方石英
α-鳞石英
β-鳞石英
573℃
870℃
1470℃
117℃
163℃
150℃
熔 体
1713℃
石英玻璃
SiO2多晶转变示意图
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图1-9 方石英、硅胶和石英玻璃的X－射线衍射图
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无规则网络学说
哥希密德（. Golschmidt）
认为只有当阳离子与阴离于的半径比值（R阳:R阴）-，才能够形成玻璃。
主要玻璃形成体如SiO2、B2O3、P2O5等符合这个条件
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查哈里阿森（. Zachariasen）
认为[SiO4]四面体为诸如硅酸盐玻璃的最小结构单位。但是，[SiO4]四面体不象在结晶化合物中那样相互对称均匀地排列，缺乏对称性和周期性的重复。当熔融石英玻璃加入碱金属或碱土金属氧化物时，硅氧网络断裂，碱金属或碱土金属离子均匀而无序地分布在某些硅氧四面体之间的空隙中 。
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无规则网络学说的玻璃结构模型
石英晶体 石英玻璃 钠硅酸盐玻璃
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氧化物AmOn形成玻璃具有以下条件：
1）氧离子最多同两个A离子相结合，也即是氧的配位数不大于2；
2）A阳离子周围的氧离子数目不应过多，一般3或4，也即阳离子的配位数为3或4；
3）网络中氧