Переход от жидкой к стекловидной фазе
Стеклование — это процесс, при котором частицы жидкости замедляются и упорядочиваются так, что она застывает, образуя стекловидное состояние. Это не является классическим фазовым переходом, как кристаллизация, где происходит перестройка до строго упорядоченной структуры. Вместо этого, при стекловании жидкость охлаждается до состояния, в котором её молекулы теряют подвижность без формирования кристаллической решетки.
Природа стеклования
Физические характеристики стекла и жидкостей различаются и зависят от температуры и времени. По мере охлаждения жидкости вязкость резко растет, затрудняя движение молекул. Этот процесс описывается уравнением Вильямса — Ланделя — Ферри (WLF):
$$\eta(T) = \eta_0 e^{\frac{B(T-T_0)}{T-T_0+C}}$$
где $\eta$ — вязкость при температуре $T$, $\eta_0$ — базовая вязкость, $B$ и $C$ — константы, зависящие от материала, $T_0$ — базовая температура.
Теории стеклования
Существуют разные теории, объясняющие механизмы стеклования. Некоторые из них предполагают, что система оставляет метастабильную жидкость, постепенно преобразуясь в вязкий, аморфный твердый материал. Популярными объяснениями являются:
- теория объёмного стеклования, где аморфизация происходит во всем объёме;
- флуктуационные теории, подчеркивающие роль временных и пространственных флуктуаций плотности.
Несмотря на высокий интерес, стеклование остается одним из самых любопытных и еще не до конца изученных фазовых переходов в физике твердого тела.
Категория: Физика
Теги: материаловедение, физика твердого тела, фазовые переходы