第4章-非晶态结构与性质
0.1
10
20 30 R2O(mol%)
图4-12 简单碱金属硅酸盐系统（Ｒ2O-SiO2） 中碱金属离子R＋对粘度的影响
B、二价金属氧化物
100
Si
η（P）
80
60
Mg Zn Ni Ca Ca Sr Ba Mn Cu Cd
0 0.50 1.00 1.50
40 20
Pb
离子半径(Å)
§ 4.2 熔体的性质
4.2.1 粘度
概念: 流体抵抗流动的量度。 物理意义：单位接触面积、单位速度梯度下两层液体 间的内摩擦力，又称流体的粘滞力。
dv F = hS dx
单位：Pa.s（帕.秒）。
流动度Ф ：粘度的倒数。
液体作相对运动时，紧靠的两层液体分子的平均距离加大，产生吸引力， 这就是分子内聚力。
图4-13 二价阳离子对硅酸盐熔体粘度的影响
Ｒ2+降低粘度的次序是Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ｍg2+
1、R2+对粘度的作用： 使O/Si增大，降低粘度； 电价较高，半径又不大，离子势Z/r较碱金属离 子大，较易争夺氧离子来包围自己，导致硅氧负离 子团聚合，粘度增大。 2、哪些二价金属离子更有利于降低熔体粘度？ 二价金属离子对粘度的影响，除了考虑半径因素， 还要考虑离子极化。 极化力较大的离子(如Pb)，使其与氧的键合具共价 键成分，降低硅氧四面体中硅氧键力，粘度下降。
图4-6
偏硅酸钠熔体结构模型（二维示意图）
§ 4.1.3 熔体的分相
分相：在某些情况下，硅酸盐熔体会分成2种或2 种以上的不混溶液相。 硅酸盐熔体有：Si-O聚合体；R-O多面体 正离子R和氧的键强近似地取决于正离子电荷与 半径之比。Z/r越大，分相倾向越明显。反之，不易 导致分相。
Li+的半径小，易产生第二液相的液滴，造成乳 光现象。
玻璃粘度随温度变化的速率称为料性。相
同粘度变化范围内，所对应的温度变化范围大，
称为料性长。反之，为料性短。（了解） 见P174, Fig.4.9
举例1 4.6 熔体粘度在727℃时是107Pa· s，在1156℃时是 103Pa· s，在什么温度下它是106Pa· s？ 解：根据
A=-6.32，B=13324
50
金属氧化物（mol%）
图4－10 网络改变剂氧化物对熔融石英粘度的影响
□=Li2O-SiO2 1400℃ ；○＝K2O-SiO2 1600℃；△=BaO-SiO2 1700℃
1000
K 100 η（Pa.s） Na Li
10
1
在简单R2O－SiO2中，碱 金属离子R＋对粘度的影响与本 身含量有关。 当其含量较低时（此时氧 硅比较小）： Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+ 熔体中R2O含量较高时 ： K+＞Na+>Li+
时Si－O－Si键角发生变化。
后期：在一定时间和一定温度下，缩聚－分化达到平衡。
熔体中聚合物聚合程度与哪 些因素有关？
§ 4.1.2.2 影响聚合物聚合程度的因素 (1) 温度
60 50 聚 合 40 物 浓 度 30 SiO4
当熔体组成不 低聚物数量增加； 高聚物[SiO2]n浓度
(SiO2)n
B lg h = A + T - T0
式中：A、B、T0为与熔体组 成有关的常数。其中，T0为 液体分子不能再移动时的温 度。
了解 利用经验公式，不能精确计算粘度的数据。实际 生产中需实际测定粘度数据。
粘度范围（帕.秒） 测试方法 拉丝法 转筒法 10-107 落球法 备注 根据玻璃丝受力作用的伸长速度来确定 利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内转动，悬 丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根 据扭转角的大小确定粘度 测定铂球在熔体中下落速度求出（根据 Stokes原理）
把熔体的结构看作与晶体接近更有实际意义。
液体和晶体相似。例如：
（1）晶体与液体的体积密度相近。（固液转变时，体
积变化小，一般不超过10%，相当于质点间平均距离
增加3 %左右）；气化时，如水增大1240倍。
（2）晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。说 明二者内能差别较小。 （3）固液态热容相近。 （4）X－ray衍射图谱相似。
熔体粘度的主要影响因素：温度与化学组成。
几种熔体的粘度
熔体的O/Si比值与结构、粘度的关系
（1）粘度－温度的关系 A、弗伦克尔公式(绝对速度理论)
h = A3e
Du kT
熔体中活化质点流动示意图
⊿u——质点的粘滞活化能
温度升高，粘度减小。由于质点动 能增加，更多质点成为活化质点。 lgη与1/T成直线关系。
当η=106Pa· s时，
解得t=808.5℃。
（2）粘度－组成的关系 A、一价碱金属氧化物
9
8 7
Log η(η:P)
6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40
通常碱金属氧化物能 降低熔体的粘度。原因： 这些正离子由于电荷少、 半径大，与氧离子的作用 力较小，提供了系统中的 “自由氧”而使 O/Si 上升， 使低聚物增多，活化能降 低，粘度变小。
3 0 0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1/T10-3 (K-1)
钠钙硅酸盐玻璃熔体粘度与温 度的关系
B、自由体积理论（VFT，Vogel-Fulcher-Tammann公式） 要点：液体要能够流动必须打开一些蕴藏在流体 内部的空隙以允许液体分子的运动。也就是说，液体 中分布着不规则的、大小不等的“空洞”。这种空洞 为液体分子运动及流动提供了空间。显然，这种空间 越多、越大，越容易运动，粘度越小。
107－1015
100.5-1.3×105 10-2量级
振荡阻滞法 利用铂摆在熔体中振荡时，振幅受阻滞逐渐 衰减的原理测定
C、特征温度
图4-8 硅酸盐玻璃的粘度－温度曲线
e. 操作点 : : Tg）: g. 熔化温度 b. 退火点（ 4Pa· 10 s。在此温度下 ，是玻璃成形的 10Pa· ， 1012 s Pa · s ，是 消除玻 温度。 玻璃能以一般要求的速 璃中应力的上限温度， 度熔化。玻璃液的澄清、 也称为玻璃转变温度。 d. 软化点: 均化得以完成。 6Pa· 4.5 × 10 a.应变点: s f. 成形温度范围 : ４× 1013Pa· s，在该温 3 ～ 107 c. 变形点 :Pa· 10 s。指准备 度，失去流动性，玻 10 ～ 1010.5Pa· 10 s ， 是 指 成形操作与成形时能保 璃在该温度退火时不 变形开始温度，对应于 持制品形状所对应的的 能除去其应力。 热膨胀曲线上最高点温 温度范围。 度。
C、高价金属氧化物 SiO2、Al2O3、ZrO2、ThO2等氧化物，阳离子电荷 多，离子半径又小，作用力矩大，总是倾向于形成更 为复杂巨大的复合阴离子团，增大粘度。
Al2O3补网作用
D、B2O3-硼反常现象
15
lgη(η×10-1Pa.s) 14 13 12 11 10 0 4 8 12 16 20 24 28 32 B2O3(mol%)
熔体与玻璃体是物质另外两种聚集状态。 熔体：物质加热到较高温度才能液化的物质 的液体。 玻璃体：熔体经快速冷却则变成玻璃体。
它们是相互联系、性质相近的两种聚集状态。
为什么要研究熔体、玻璃？（结构和性能）
• 熔体是玻璃制造的中间产物
原 因
• 瓷釉在高温状态下是熔体状态 • 耐火材料的耐火度与熔体含量有直 接关系
• 陶瓷行业：美观和强度的有机结合
§ 4.1 熔体的结构
4.1.1 熔体概述
气体
强度 I
熔体 玻璃 晶体
完全无序 近程有序 远程无序
格子构造 sinθ λ
液体是固体和 气体的中间相，液 体结构在气化点和 凝固点之间变化， 在高温（接近气化 点）时与气体接近， 在稍高于熔点时与 晶体接近。
图4－1 不同聚集状态物质的X射线衍 射强度随入射角度变化的分布曲线
结果
O/Si提高，[SiO4] 连接程度降低。
熔体的形成过程
（Na2O-SiO2）
初期：石英（或硅酸盐）的分化；
结果
石英结构中的桥氧变成非桥氧，产生低聚物、 及未分化完全的“三维晶格碎片”[SiO2]n。
中期：缩聚并伴随着变形；
缩聚反应：各种低聚物相互作用形成高聚物----[SiO4]Na4+ [SiO4]Na4——[Si2O7]Na6+Na2O
SiO2熔体结构
石英晶体：[SiO4]有着严格
的规则排列。
石英熔体：各[SiO4]都通过 顶点连接成为三维空间网络， 而且[SiO4]的排列是无序的， 缺乏对称性和周期性的重复， 结构扭曲变形。 近程有序、远程无序
§ 4.1.2 硅酸盐熔体结构特点——―聚合物理论”
§ 4.1.2.1 聚合物的形成
Chapter 4 非晶态结构 与性质
4.1
熔体的结构
4.2 熔体的性质 4.3 玻璃的形成
4.4
4.5
玻璃的结构
常见玻璃类型
§ 概述
晶体 固体 非晶体
质点在三维空间作有规则的排列，
即远程有序
质点在三维空间排列没有规律性， 即远程无序，不排除局部区域可能 存在规则排列，即近程有序
图4－14 16Na2O· xB2O3· (84－x)SiO2 系统玻璃中 560℃时的粘度变化
当氧化硼较少时， Na2O/B2O3>1,结构中游 离氧充足，B3＋处于四面 体配位，粘度随氧化硼 掺量增加而增大； 当Na2O/B2O3≈1时， 硼离子形成四面体配位 最多，粘度达到最大； 继续增加氧化硼， 当Na2O/B2O3<1此时，游 离氧不足，形成B－O三 角形配位，粘度下降。
非晶态材料的电子结构与性质
非晶态材料的电子结构与性质非晶态材料是一种特殊的材料，其结构不具有长程有序性，而是呈现无规则的结构排列。
与晶态材料相比，非晶态材料具有许多独特的电子结构和性质。
本文将探讨非晶态材料的电子结构与性质，并介绍其在实际应用中的潜力。
首先，非晶态材料的电子结构与晶态材料有着很大的差异。
晶态材料的原子排列具有周期性，因此其电子能带结构也呈现出禁带和能带分裂等特点。
与之不同，非晶态材料中的原子无规则排列，并且在小尺寸区域内存在着较大的原子间距离变化。
这种无规则性导致了非晶态材料在能带结构上的复杂性和多样性。
其次，非晶态材料的电子结构对其性能具有重要影响。
由于非晶态材料的电子能带结构复杂多样，因此其导电性、光学性质和磁性等特性也相对复杂。
举个例子，非晶态硅在光学方面的性质与晶态硅有着显著差异。
晶态硅是一种典型的半导体材料，其禁带宽度较大，只能吸收较高能量的光线。
而非晶态硅由于其复杂的电子能带结构，能够吸收更宽波长范围的光线，因此在光电转换和太阳能电池等领域有着广泛的应用潜力。
此外，非晶态材料的电子结构也对其力学性能产生了显著影响。
非晶态金属玻璃是一种具有非晶态结构的金属材料。
由于其原子具有无序排列，非晶态金属玻璃具有超高的硬度和强度。
研究发现，非晶态金属玻璃的导电性依赖于电子态密度和电子局域化程度。
这种密切的关联性使得非晶态材料在设计高强度和高导电性的材料时具有潜在优势。
值得一提的是，非晶态材料的电子结构与性质也与制备方法和组成元素有关。
通过不同的制备方法和合金化调控，可以改变非晶态材料的电子能带结构，从而调控其性能。
例如，通过控制金属原子尺寸和含量，可以调节非晶态合金材料的磁性和导电性。
这种灵活性使得非晶态材料在设计可调控性能的材料时具有巨大潜力。
综上所述，非晶态材料的电子结构与性质是传统晶态材料所不具备的独特特点。
其复杂多样的电子能带结构决定了非晶态材料在导电性、光学性质和力学性能等方面的特殊性。
通过调控非晶态材料的电子结构，人们可以设计出具有特殊功能和优异性能的材料，这将为材料科学和工程领域的发展带来巨大的潜力。
《非晶态结构与性质》课件
原子或分子之间以随机方式连接形成非晶态结构。
非晶态材料的制备方法
快速凝固
通过迅速冷却高温熔融的材料来制备非晶态材料。
固态反应
通过固态反应制备非晶态材料，如溶胶-凝胶法等。
纳米材料合成
利用纳米材料的特殊性质合成非晶态材料。
非晶态材料的性质
高硬度
非晶态材料具有较高的硬度， 适用于耐磨、抗划伤的应用。
优异的韧性
非晶态材料表现出优异的韧 性，在冲击加载下具有良好 的抗碎裂能力。
低热导率
非晶态材料的低热导率使其 成为热障涂层、热电器件等 应用的理想选择。
非晶态材料的应用领域
电子器件
非晶态材料在电子器件中应用 广泛，如薄膜晶体管、存储器 件等。
医疗设备
非晶态材料在医疗设备领域具 有良好的生物相容性和机械性 能。
太阳能电池
非晶态聚合物材料可用于制备 高效、柔性的太阳能电池。
非晶态材料的前景和挑战
前景
非晶态材料在新型能源、光电子学等领域具 有广阔的应用前景。
挑战
非晶态材料的制备工艺和理论研究仍面临一 定的挑战，需要进一步深入研究。
总结
非晶态结构的定义、特征、制备方法、性质、应用领域以及前景和挑战都是非晶态材料领域中重要的研 究内容。
《非晶态结构与性质》 PPT课件
非晶态结构是指没有明确长程有序的结构，而是由无规则排是指材料中没有明确的、长程的周期性重复单元的结构。
非晶态结构的特征
1 无规则排列
原子或分子在非晶态材料中呈现无规则的排列方式。
2 无明确周期性
非晶态材料中没有明确的、长程的周期性重复单元。
高分子物理——第四章 非晶态高聚物ppt课件
（三）、高弹态（橡胶态）
力学特征：ε大，约100 ～1000%，且可逆，具有高 弹性，称为高弹态，为聚合物特有的力学状态。模量 E进一步降低—聚合物表现出橡胶行为
分子运动：链段运动
热运动 T↑，链段运动能力↑，ε↑
外力
蜷曲
伸长
T↑，大分子链柔性↑，回复力↑
高弹形变是链段运动使分子发生伸展
卷
曲的宏观表现。回复力↑（抵抗形变）与流动性
主价力（键合力、化学键）
共价键：由原子的价电子自旋配对所形成的键。 C—C（键长、键角、键能） 特点：不离解、不导电、具饱和性和方向性 类型：σ键（电子云分布轴对称）、π键（对称面）
离子键：由正负离子间的静电相互作用形成的键。 金属键：由金属原子的价电子和金属离子晶格之间的相互作用
形成的
次价力（此作用力的大小决定了分子结构，特别是聚集态结构）
⑴ 静电力（取向力，偶极力） 极性分子、永久偶极间
其大小同
偶极矩
↑而↑
定向程度 有关 ↑而↑
T
↑而↓
它是极性分子间的主要作用力
12～21KJ/mol
⑵ 诱导力 永久偶极与由它引起的诱导偶极间 极性分子之间或极性分子与非极性分子间 6～12KJ/mol
⑶ 色散力 是分子瞬时偶极之间的相互作用力 存在于一切分子中（极性或非极性），具加和
4、晶区的分子运动：晶区缺陷的运动、 晶型转变、晶区的局部松驰、折叠链的“手 风琴式”运动。
2，3，4都是小尺寸运动，或者微布朗运动
在上述运动单元中，对聚合物的物理和力 学性能起决定性作用的、最基本的运动单元， 只有1、2两种，而整链运动是通过各链段协同 运动来实现的，因此链段运动最为重要，高分 子材料的许多性能都与链段运动有直接关系。
无机材料科学基础第四章非晶态结构与性质
第4章非晶态构造与性质一、名词解释1．熔体与玻璃体：熔体即具有高熔点的物质的液体。
熔体快速冷却形成玻璃体。
2．聚合与解聚：聚合：各种低聚物相互作用形成高聚物解聚：高聚物分化成各种低聚物3．晶子学说与无规那么网络学说：晶子学说〔有序、对称、具有周期性的网络构造〕：1硅酸盐玻璃中含有无数的晶子2晶子的互相组成取决于玻璃的化学组成3晶子不同于一般微晶，而是带有晶体变形的有序区域，在晶子中心质点排列较有规律，远离中心那么变形程度增大4晶子分散于无定形物质中，两者没有明显界面无规那么网络学说〔无序不对称不具有周期性的网络构造〕1形成玻璃态的物质与晶体构造相类似，形成三维的空间网格构造2这种网络是离子多面体通过氧桥相连进而向三维空间规那么-4．网络形成体与网络变性体：网络形成体：能够单独形成玻璃的氧化物网络变性体：不能单独形成玻璃的氧化物5．桥氧与非桥氧：桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧非桥氧：玻璃网络中只与一个成网多面体相连的氧二、填空与选择1.玻璃的通性为：各向同性、介稳性、由熔融态向玻璃态转化是可逆与渐变的，无固定熔点、由熔融态向玻璃态转化时，物理、化学性质随温度的变化连续性和物理化学性质随成分变化的连续性。
2．氧化物的键强是形成玻璃的重要条件。
根据单键强度的大小可把氧化物中的正离子分为三类：网络形成体、网络中间体和网络改变体；其单键强度数值范围分别为单键强度＞335KJ/mol、单键强度介于250~335KJ/mol 和单键强度＜250~335KJ/mol。
3．聚合物的形成可分为三个阶段，初期：石英颗粒的分化；中期：缩聚与变形；后期：在一定时间内分化与缩聚到达平衡。
4．熔体构造的特点是：近程有序、远程无序。
5．熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，在冷却的过程中可以出现结晶化、玻璃化和分相三种不同的相变过程。
-6．在玻璃性质随温度变化的曲线上有二个特征温度Tg〔脆性温度〕和Tf 〔软化温度〕，与这二个特征温度相对应的粘度分别为1012Pa·s和108Pa·s。
第四章-非晶态结构与性质
60
聚 50 合 物 40 浓 度 30
(%)
20
低聚物（岛状）
SiO4
(SiO2)n Si2O7
10
Si3O10
0
(SiO3)4
图4-6 偏硅酸钠熔体结构 模型（二维示意图）
1100 1200 1300 1400(℃)
某硼硅酸盐熔体中聚合物分布随 温度的变化
(1) 当熔体组成不变时，随温度升高，低聚 物数量增加；高聚物[SiO2]n浓Fun度dam降enta低ls of 。Materials Science
熔体：物质加热到较高温度才能液化的物质 的液体。
玻璃体：熔体经快速冷却则变成玻璃体。 它们是相互联系、性质相近的两种聚集状态。
Fundamentals of Materials Science
为什么要研究熔体、玻璃？（结构和性能）
• 熔体是玻璃制造的中间产物
• 瓷釉在高温状态下是熔体状态
原 • 耐火材料的耐火度与熔体含量有直
把熔体的结构看作与晶体接近更有实际意义。
Fundamentals of Materials Science
4.1.2 硅酸盐熔体结构－聚合物理论
硅酸盐熔体与玻璃体结构很相似，都存在近程有序区域。
基本结构单元－ [SiO4] 四面体 键性：具高键能、方向性、低配位等的特点。
基本结构单元在熔体中存在状态－聚合体 基本结构单元在熔体中组成形状不规则、大
u
n A1e kT u A2e kT
u
A3e kT lg
AB T
当Δu不随温度
Fundamentals of变Ma化teria时ls Science
硅酸盐熔体中， 活化能不仅与熔体的 组成有关，还与熔体 中[SiO4]的聚合度有 关。温度较高时，以 低聚物为主，较低时， 以高聚物为主。因此， 在高温或低温区，聚 合度变化不大时，可 近似看成直线关系。
第4章习题及答案 无机材料科学基础
第四章非晶态结构与性质4-3试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？解：利用X射线检测。
晶体SiO2——质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。
SiO2熔体——内部结构为架状，近程有序，远程无序。
SiO2玻璃——各向同性。
硅胶——疏松多孔。
4-4影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
解：（1）影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。
碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。
随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。
（2）通常碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔体粘度。
这些正离子由于电荷少、半径大、和O2－的作用力较小，提供了系统中的“自由氧”而使O/Si比值增加，导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低、粘度变小。
4-5熔体粘度在727℃时是107Pa·s，在1156℃时是103 Pa·s，在什么温度下它是106 Pa·s？解：根据727℃时，η=107Pa·s，由公式得：（1）1156℃时，η=103 Pa·s，由公式得：（2）联立（1），（2）式解得∴A=-6.32，B=13324当η=106 Pa·s时，解得t =808.5℃。
4-14影响玻璃形成过程中的动力学因素是什么？结晶化学因素是什么？试简要叙述之。
解：影响玻璃形成的关键是熔体的冷却速率，熔体是析晶还是形成玻璃与过冷度、粘度、成核速率、晶体生长速率有关。
玻璃形成的结晶化学因素有：复合阴离子团大小与排列方式，键强，键型。
4-16有两种玻璃其组成（mol％）如下表，试计算玻璃的结构参数，并比较两种玻璃的粘度在高温下何者大？解：1号：Z=4，Al3+被视为网络形成离子X1=2R-Z=0.5，Y1=4-0.5=3.52号：Z=4，Al3+被视为网络改变离子X2=2R-Z=1.5，Y2=4-1.5=2.5Y1>Y2 高温下1号玻璃的粘度大。
第4章 非晶态结构与性质 知识点060
2．晶体的熔解热比液体的气化热小得多
Na晶体 Zn晶体 冰
熔融热 (kJ/mol) 2.51
6.70 6.03
而水的气化热为40.46kJ／mol。这说明晶体和液体内 能差别不大，质点在固体和液体中的相互作用力是接 近的。
3．固液态热容量相近
几种金属固、液态时的热容值
表明质点在液体中的热运动性质（状态）和在固体中 差别不大，基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动。
强度 I
4. 气体-液体-玻璃-晶体的X射线衍射谱比较
气体 液体
玻璃 晶体 2θ
液体衍射峰最高点的位置与晶体相近，表明了液 体中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距和晶 体中的相似。液体衍射图中的衍射峰都很宽阔，这是和 液体质点的有规则排列区域的高度分散有关。由此可以 认为，在高于熔点不太多的温度下，液体内部质点的排 列并不是象气体那样杂乱无章的，相反，却是具有某种 程度的规律性。这体现了液体结构中的近程有序和远程 无序的特征。
学习指导
4.1 熔体的结构
一、对液体的一般认识 二、硅酸盐熔体结构――聚合物理论
一、对液体结构的一般认识
知识点060. 液体的一般性状与结构
1．晶体与液体的体积密度相近
晶体熔化为液体时体积变化较小，一般不超过10％ (相当于质点间平均距离增加3％左右)；而当液体气化时， 体积要增大数百倍至数千倍(例如水增大1240倍)。
第4章 非晶态结构与性质
4.1 熔体的结构 4.2 熔体的性质 4.3 玻璃的通性 4.4 玻璃的形成
学前指导
将学习到的知识点：
知识点060. 液体的一般性状与结构 知识点061. 硅酸盐熔体的聚合物结构理论 知识点062. 熔体的粘度及变化 知识点063. 熔体的表面张力及变化 知识点064. 玻璃的通性、玻璃的形成与转变 知识点065.玻璃形成的条件 知识点066. 玻璃的结构理论
《无机材料》 第4章 非晶态结构与性质(2)-熔体的性质(2学时)
2. 请分析图示R2O 对R2O-SiO2系统玻 璃粘度的影响
R2O-SiO2系统玻璃在1400℃时的粘度变化
u 熔体粘度，特征温度【应变点，退火点（Tg），变形 点，Litteleton软化点，操作点，成形温度范围】，硼 反常现象，混合碱效应；
u 熔体表面张力，表面活性物质，表面惰性物质，表面 活性剂；
u 当Na2O约为15~20mol％时，B3
＋形成[BO4]最多，Y最大， α最小；
u 继续增加Na2O 含量，引入游离
氧，起断网作用，Y↓ ， α ↑ 。
Na2O－B2O3二元玻璃中平均桥氧数Y、
热膨胀系数α随Na2O含量的变化
（6）混合碱效应：粘度↑
混合碱效应：熔体中同时引入两种或以上 R2O或 RO时，粘度比等量的一种R2O或RO高。
η＝1012Pa·s时18Na2O·12RO·70SiO2玻璃对应温度
8电子结构 T(℃) 18电子结构 T(℃)
第四周期
CaO 533
ZnO
513
第五周期
SrO 511
CdO 487
第六周期
BaO 482
PbO 422
（8）其它化合物
CaF2：熔体粘度↓↓ F－半径与O2－相近，较易发生取代，但F－只有一 价，破坏原网络后难以形成新网络，粘度大大下降。
（2）修正式——VFT公式（Vogel-Fulcher-Tammann公式）
lg A B
T T0
式中 A、B、T0——与熔体组成有关的常数，其 中，T0 表示 液体分子不能再移动时的温度，也可理解 为：当液体过冷到T0时，其中的质点不再可能作在一 般液体中的迁移运动。
【注意】以上两公式均为经验式，因此目前粘度仍
第四章-非晶态结构与性质
b.VFT公式（Vogel－Fulcher－Tammann公式） （自由体积理论）
lg A B
T T0
式中 A、B、T0――均是与熔体组成有关的常数。
c. 特征温度（过剩熵理论）
某些熔体的粘度－温度曲线
c1ea..0.变操应10.5形作变Pa点点点·s:的::粘粘温度粘度度相度相，当相当是于当于指1于0变1４0～形 1×开041始P0a1温·3sP时度a·的，s的温对温度应度，于，是热在玻膨该璃胀温成曲度形， 的粘线温性上度流最。动高事点实温上度不，复又存称在为，膨 f玻胀.成璃软形在化温该点度温。范度围退: 粘火度时相不当能于除 1成去d于0.3形4其L～.i5操t应1×t0e作力7l1eP0与t。ao6·Pn成sa软的·形s化温的时点度温能:。度粘保指，度持准它相制备是当品 形b用.状退0.所火55对点～应（0.7的T5gm的）m温: 直度粘径范度，围相2。3当cm 于长g.熔1的0化1玻2 温P璃a度纤·s的:维粘温在度度特相，制当是炉于消中10除以Pa·s 的玻５温℃璃度／中。m应在i力n速此的率温上加度限热下温，，度在玻，自璃也重能 以液称下的一的为达温般澄玻到度要清璃每。求、转分的均变 钟速化温伸度得度长熔以。一化完毫。成米玻。时璃
（4）高价金属氧化物
a. 网络形成氧化物（网络形成体）
SiO2、P2O5、B2O3等，他们的特点时正离子半径 高小，电价高，与 氧形成混合键，能单独形成玻 璃。（硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐玻璃）
b.网络中间体氧化物
Al2O3 当石英玻璃中不仅混入Na2O氧化物，还混有
Al2O3时，成为钠铝硅酸盐玻璃，，当Al2O3/ Na2O≤1时， Al2O3作为网络形成氧化物，起到补 网的作用。 Al2O3/ Na2O＞1时， Al2O3作为网络 修改氧化物，起到断网的作用。
沈阳化工大学无机材料科学基础--4-1 熔体的结构与性质
Ba2＋ > Pb2＋ > Sr2＋ > Ca2＋ > Mg2＋ > Be2＋
（3）混合碱效应
当一种碱金属氧化物被另一种置换时，电阻率不随 置换量起直线变化，当两种R2O摩尔数接近相等时，电 阻率达最大值。
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混合碱效应
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第四章 非晶态结构与性质
物质的三种聚集状态：固、液、气
晶 固
熔 融 状 态
体 玻璃 高 聚 体：如橡胶、沥青、 树脂…
体 非晶体
熔
体
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本章内容：
熔体的结构
熔体的性质
玻璃的形成
玻璃的结构 典型玻璃结构类型
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§4.1 熔体的结构 —— 聚合物理论
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离子极化对粘度的影响： Zn2＋、Cd2＋、Pb2＋等18电子构层的离子具有 较低的粘度。 R2＋对η降低次序为： Pb2＋ > Ba2＋ > Cd2＋ > Zn2＋ > Ca2＋ > Mg2＋ 注：CaO 的作用
在低温时，η
在高温下，含量 < 10～12％时， η 含量 > 10～12％时， η
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（3）RO 的影响
一方面：使硅氧负离子团解聚，粘度降低； 另一方面：夺取硅氧负离子团中的Ｏ2-来包围自己，
导致硅氧负离子团聚合。
综合这两个相反效应：
Ｒ2+降低粘度的次序是：Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ｍg2+；
系统粘度次序为：Ba2+<Sr2+<Ca2+<Ｍg2+ 。