Стекла

Иванова Екатерина
554 гр.
Аморфное и стеклообразное состояния.
Аморфное состояние – это одно из физических
состояний твердых тел, характеризующееся
ближним порядком, т.е. отсутствием строгой
периодичности в расположении атомов, присущей
кристаллам.
Частным случаем аморфного состояния вещества
является стеклообразное.
Стеклообразное состояние – это твердое аморфное
состояние вещества, реализующееся
при изобарическом (p - const)
охлаждении или изотермическом
(T - const) сжатии жидкостей.
Охлаждение расплава
Низкая Тпл – высокая
вязкость
Т0=температура стеклования
идеального стекла
B2O3 (Tg=250°C,
T0=60°C),оконное стекло
(Tg=550°C, T0=270°C)
Распла
в
T,°C
ή,П
SiO2
1715
107,7
B2O3
450
105
LiCl
613
2*10-2
Способы получения
Классификация стекол
По типу связи:
• ковалентные (оксиды, элементы, органические
полимеры)
• ионные (галогениды, нитраты)
• с водородной связью (водные растворы солей)
• молекулярная связь (органические жидкости
• металлическая связь (сплавы)
По химическому составу:
1. Элементарные (S, Se, Te,…)
2. Оксидные (SiO2, B2O3, P2O5,…)
3. Халькогенидные (As-S, As-Se, P-Se)
4. Галогенидные (BeF2, ZnCl2)
5. Нитратные (KNO3-Ca(NO3)2)
6. Смешанные (оксофторидные,
галогенхалькогенидные)
7. Водные растворы (HCl, LiCl, KOH, H2O2)
8. Металлические (Au-Si, Fe-B, Co-P) [2]
Основные свойства стекол:
• Вязкость (υ=
,где υ – скорость,t-температура,ήвязкость )
• Поверхностное натяжение
• Кристаллизационная способность
• Электрическая проводимость (c = 1/r, удельное
сопротивление натрий-кальций-силикатного стекла
равно (10(11)-10(13) Ом.м )
• Плотность
• Однородность
• Теплоемкость
• Теплопроводность (Теплопроводность
промышленных стекол составляет 0,72-0,9 Вт/(м.°С).
• Термостойкость
• Оптические св-ва (прозрачность, отражательная
способность) [3]
Структура стекла
а
б
Схематическое изображение на плоскости
строения кристаллического кварца (а),
стеклообразного кварца (б) [4]
Структура стекла
Халькогениды (1D) –
линейные полимерные
цепи
– дефекты: разветвление
цепей
• Бораты (2D) –
треугольные
бороксоловые группы BO3
– дефекты: полиэдры
BO4
• Силикаты (3D) –
тетраэдры
SiO4
– дефекты: немостиковый
Кислород [4]
Оптические волокна
Состав: сердцевина- «проводник» фотонов и
оболочка – отражатель
фотонов (волокна на основе SiO2, потери до 0.2
дБ/км, полоса пропускания
до 100 ГГц/км).
100200
мкм
Применение: передача информации
на большие расстояния (телефон,
ТВ,Интернет), оптоэлектроника,
передача световой энергии (лазерная
техника,
световоды).[5]
Фотонные кристаллы
Фотонные кристаллы (ФК) – это искусственные
периодические диэлектрические
структуры (материалы) с
запрещенной зоной,
препятствующей
распространению света в
определенном частотном
диапазоне.
Фотонные кристаллы не пропускают
свет с длиной волны, сравнимой с
периодом структуры фотонного кристалла. [6]
Литература
1. Презентация А. В. Шишкина “Получение аморфных
структур”.
2. В. А. Хоник “стекла: структура и структурные
превращения”.
3. Гулоян Ю. А. “Физико-химические свойства и
характеристики стекол”
4. Шульц М. М. “Стекло: структура, свойства,
применения”,Соровский образовательный журнал,
№3, 1996;
5. http://www.rusoptika.ru/volokno.html;
6.http://www.electronics.ru/552.html?action=print;