Стеклообразные и аморфные структуры

СТЕКЛООБРАЗНЫЕ И АМОРФНЫЕ СТРУКТУРЫ [c.178]

В лакокрасочных материалах, как правило, используются аморфные полимеры, которым присущи три физических состояния стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее, для каждого из которых характерен определенный комплекс физико-механических свойств. Возможность реализации определенного состояния зависит от химического строения и физической структуры макромолекул формы, размера и плотности упаковки. Условия перехода из одного состояния в другое в свою очередь определяются внешними факторами температурой, величиной и продолжительностью воздействия нагрузки, скоростью деформирования и др. Варьируя этими факторами, можно перевести полимер из одного физического состояния в другое, придавая ему требуемые механические свойства. [c.95]

Величина деформации полимеров зависит от температуры и скорости приложения нагрузки. Для аморфных полимеров характерно снижение прочности с увеличением температуры (при постоянной скорости деформации) и сростом скорости приложения нагрузки (при постоянной температуре) (рис. 9.4). Стеклообразные и кристаллические полимеры могут подвергаться ориентационному упрочнению, которое заключается в ориентации структуры полимера, находящегося в высокоэластичном или вязкотекучем состоянии, при статиче- [c.149]

СТЕКЛОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРА — характеризует переход низко- или высокомолекулярных аморфных веществ при охлаждении в твердое или стеклообразное состояние. В расплавах и жидкостях скорость процессов перегруппировки атомов и молекул с понижением темп-ры уменьшается и при темп-ре стеклования Тg становится столь большой, что за время опыта не наблюдается изменений структуры в ближнем порядке и течения материала. Поэтому, начиная с Тg, структура аморфного вещества в процессе дальнейшего охлаждения не меняется и остается той, к-рая была заморожена при Tg. Т. о. в процессе структурного стеклования образуется стекло — твердое тело с определ. аморфной структурой, зависящей от Tg и природы вещества. Этот процесс стеклования рассматривается в отсутствии внешних сил. В отличие от других аморфных веществ, для полимеров имеется en e одно определение Tg в связи с испытаниями материала при механических периодических воздействиях. [c.264]

Уплотнители из пластмасс. Полимерные материалы могут иметь аморфную или кристаллическую структуру, находиться в стеклообразном или высокоэластичном состоянии, некоторые материалы имеют смешанную кристалло-аморфную структуру с чередованием кристаллических и аморфных участков. У фторопласта-4 быстрое охлаждение (закалка) от температуры плавления кристаллитов способствует образованию преимущественно аморфной структуры, повышает его эластичность и герметизирующую способность в КУ. В процессе эксплуатации в КУ за счет разогрева и охлаждения происходят изменения структурных составляющих. Под действием постоянного напряжения в полимерах возникает объемная ползучесть за счет заполнения пустот в аморфной части. Деформация ползучести увеличивается с ростом давления, что вызвано образованием кристаллических упорядоченных структур. [c.105]

Стеклообразное состояние является разновидностью аморфного состояния вещества. При переходе стекла из расплавленного жидкого состояния Б твердое аморфное, а процессе быстрого охлаждения, беспорядочная структура сохраняется. В связи с этим неорганические стекла характеризуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения [c.133]

Для кристаллических полимеров зависимость напряжения от деформации выражается линией с четкими переходами (рис. 203). На первой стадии (участок /) удлинение пропорционально действующей силе. Затем внезапно на образце возникает шейка , после чего удлинение возрастает при постоянном значении силы до значительной величины. На этой стадии шейка (участок //) удлиняется за счет более толстой части образца. После того как весь образец превратился в шейку, процесс переходит в третью стадию (участок ///), заканчивающуюся разрывом. По структуре и свойствам материал шейки отличается от структуры и свойств исходного образца элементы кристаллической структуры ориентированы в одном направлении (происходит рекристаллизация). Зависимость напряжения от деформации при разных температурах и постоянной скорости растяжения для аморфного и кристаллического полимеров приведена на рис. 204. При I < /с кривые напряжение — деформация для кристаллического полимера подобны кривым для стеклообразного полимера. [c.442]

Сопоставление ПС а-8Ю2 с энергетическим распределением состояний а-кварца [146] свидетельствует, что переход диоксида кремния в стеклообразное состояние (отметим, что сам процесс плавления кристаллической решетки кварца получил недавно [141] подробное микроскопическое описание) не меняет принципиальных особенностей электронного спектра системы, см. рис. 7.2 и 7.13. Основное изменение спектра аморфной фазы (в сравнении с кристаллом) сводятся к размытию тонких особенностей ПС и разрушению многопиковой структуры ПС отдельных энергетических зон с определенным уширением последних. Так, ширина ЗЩ й-ЗЮг в сравнении с кварцем [55] уменьшается на -0,65 эВ [146] (экспериментальные оценки этой величины составляют -0,5 эВ [5]). [c.169]

Низкомолекулярные аморфные полимеры, находящиеся в стеклообразном состоянии, обычно являются очень хрупкими [391. Часто даже невозможно получить образцы этих материалов для испытаний, поскольку термические и усадочные напряжения приводят к разрушению образцов. Для того, чтобы хрупкий полимер стал достаточно прочным и выдерживал механическую нагрузку, необходимы межмолекулярные зацепления [40]. Концы цепей, действуя как дефекты структуры, уменьшают прочность, хотя практически не влияют на модуль упругости. [c.161]

Очевидно, все перечисленные теории до некоторой степени обоснованы. Пластичность и холодная вытяжка могут протекать по нескольким механизмам и относительный вклад каждого из них различен для разных полимеров. На молекулярном уровне можно представить следующий механизм пластичности стеклообразных аморфных полимеров. Такие полимеры на молекулярном уровне неоднородны и содержат более прочные и менее прочные участки. Как показано в верхней части рис. 5.21., слабые участки и дефекты могут представлять собой скопления концов цепей, области, где петли нескольких цепей находятся близко друг к другу, но не переплетены, или области, в которых агрегаты сегментов цепей ориентированы в направлении, перпендикулярном действующему напряжению. Прочные участки включают переплетения цепей и области, где сегменты цепей ориентированы параллельно действующему напряжению. Хотя несколько цепей, ориентированных параллельно напряжению, является прочным участком, одна вытянутая цепь, окруженная слабо натянутыми цепями, является слабым местом структуры. Одинарная натянутая цепь легко разрывается под действием напряжения, действующего в осевом направлении, поскольку на ней концентрируется усилие и в этой области образуется микропустота [220, 221 ]. При приложении нагрузки к полимеру слабые области разрушаются или расширяются в первую очередь с образованием большого числа субмикроскопических трещин и пустот, так показано в средней части рис. 5.21. Образование начальных пустот или их рост могут быть обнаружены при до- [c.179]

Предлагаемая [16] универсальная форма спектра низкоэнергетических колебаний стеклообразных и аморфных веш еств означает, что в их структуре имеются неоднородности наномет-рового размера. В том хаосе и беспорядке, с которым обычно связывают структуру аморфных материалов и стекол,имеется универсальный пространственный масгптаб, присуш ий стеклам различной природы (диэлектрическим, полупроводниковым, металлическим). Наличие в неупорядоченных материалах нанообластей может, по мнению [16], иметь для теории стеклообразного и жидкого состояния такую же важную роль, как наличие элементарной ячейки для теории строения кристаллов. [c.189]

Кроме указанных переходов первого рода в селене наблюдались также переходы второго рода. Так, Гаттов и Хейнрих [26] при измерении энтальпии обнаружили в гексагональном селене обратимый переход второго рода при 106 + Г С, который они связывают с исчезновением дефектов кристаллической решетки. Для моноклинного (а + Р)-селена ими обнаружено три обратимых перехода второго рода при —120 2, при 15 1 и при 30 1° С. Авторы наблюдали эти переходы и в аморфном селене три обратимых перехода при —145 2, И 1 и 30 1°С в стеклообразном селене и два перехода при —134 2 и 10 Г С в аморфном селене. При этих переходах кристаллическая структура гексагонального и моноклинного селена не изменялась и сохранялся аморфный характер образцов стеклообразного и аморфного селена. В работе [26] также отмечается, что черный аморфный селен не является особой модификацией селена. [c.155]

Определяя температурную зависимость модуля упругости какого-либо конкретного аморфного линейного полимера в широком интервале температур (например, от —70 до +200° С), мы получим кривую (рис. ]]). В области стеклообразного состояния, когда значение G равно порядка 10 кПсм , происходит одно или несколько резких понижений G. Между областями стеклообразного и равновесно-высоко-эластического состояний имеется упомянутый выше переход, при котором G постепенно падает до 10 кПсм . У разных материалов эти зависимости различны, следовательно, на это влияет химическая и молекулярная структура полимеров. [c.17]

Поликарбонат — сложный полиэфир угольной кислоты выпускается под названием дифлон. Это кристаллический полимер, которому при плавлении и последующем охлаждении можно придать аморфную структуру. Такой материал становится стеклообразным и прозрачным. Свойства поликарбонатов своеобразны — им присущи гибкость и одновременно прочность и жесткость. По прочности при разрыве материал близок к винипласту и отличается высокой ударной вязкостью, он нехладотекуч. При длительном нагреве, вплоть до температуры размягчения, образцы сохраняют свои размеры и остаются эластичными при низких температурах. [c.458]

В настоящее время известно довольно большое число способов, позволяющих получать аморфные металлы и сплавы [I—5]. Основные процессы получения аморфного (стеклообразного) состояния металлов можно описать схемой, приведенной на рис. 2.1. Равновесные обратимые процессы изменения состояния металлов, а именно, газ —> жидкость, жидкость <--> кристалл, газ ч—>кристалл показаны сплошными стрелками. Получение аморфного состояния связано с неравновесными гароцессами. Эти изменения состояния металлов даны на рисунке штриховыми стрелками. Таким образом методы получения аморфных структур могут быть отнесены к одной из следующих трех групп 1) осаждение мetaллa из газовой фазы 2) затвердевание жидкого металла 3) введение дефектов IB металлический кристалл. [c.29]

Макромолекулы кристаллизуюш,ихся полимеров имеют регулярную структуру и отличаются достаточной гибкостью. Формирование пространственных решеток кристаллов начинается с перестроения внутри пачек. Гибкие пачки (риС 12.4, а) в результате многократного поворота на 180° складываются в ленты (рис. 12.4, б). Ленты, в свою очередь, присоединяясь друг к другу плоскими сторонами, образуют пластины (рис. 12.4, в). Наложение нескольких таких пластин приводит к образованию кристалла. Кристаллы полимеров могут формироваться непосредственно из их расплавов при охлаждении. Чаш е расплав полимера с понижением температуры, переходя в твердое состояние, сохраняет аморфную структуру жидкости. Это стеклообразное состояние полимера устойчиво в связи с заторможенностью теплового движения, громоздкостью макромолекул и значительной вязкостью расплава. [c.264]

Физические состояния полвмер<ш. В зависимости от температуры и механических воздействий полимеры могут находиться в жидком или твердом агрегатном состоянии, аморфном или кристаллическом фазовом состоянии. Существует структурное и термодинамическое понятие фазы. С точки зрения структуры фазы различаются порядком во взаимном расположении молекул, от которого зависит энергия межмоле-кулярного взаимодействия и подвижность элементов структуры. В жидком фазовом состоянии (см. подразд. 1.2) находятся жидкости и аморфные (стеклообразные) твердые тела. Для них характерно упорядоченное расположение частиц на расстояниях, соизмеримых с размерами молекул (о такой структуре говорят имеет ближний порядок ). Для кристаллического состояния полимеров характерно наличие дальнего порядка в расположении их макромолекул. Структуру стеклообразных полимеров рассматривают как переохлажденное структурно-жидкое состояние. Оно термодинамически не стабильно, но практически вполне устойчиво. Некоторые полимеры отличаются способностью перехода из этого состояния в частично кристаллическое со смешанной структурой. [c.63]

Физические свойства. В общем случае окислы обладают достаточно высокой теплопроводностью и вместе с тем малой электропроводностью. Некоторые из них являются изоляторами при обычной и средней температурах, но имеют очень малое сопротивление при высоких. Коэффициенты линейного расширения окислов обычно меньше, чем металлов [5]. Пленки окислов, как правило, содержат большое количество физических несовершенств микроскопических трещины, поры) и тонкой структуры (дислокации, вакансии). По внешнему виду одни окислы имеют блестящую поверхность, другие— матовую [5]. Почти все они имеют кристаллическую структуру. Однако окислы некоторых металлов могут находиться в аморфном, стеклообразном состоянии (например А12О3). Большое значение имеет вопрос о способности пленок к адгезии. Было установлено, что присутствие окислов на поверхности металла является препятствием для прилипания покрытий [5]. [c.293]

Переходы из более упорядоченного по структуре А. с, в менее упорядочен-пое могут происходить не только при определённых темп-ре и давлении (см. Плавление, Кипение)., но и непрерывно (см. Фазовый переход). Возможность непрерывных переходов указывает на нек-рую условность выделения А, с. в-ва. Это подтверждается существованием аморфных ТВ. тел, сохраняющих структуру жидкости (см. Аморфное состояние), неск. видов крист, состояния у нек-рых в-в (см. Полиморфизм), жидких кристаллов, существованием у полимеров особого высокоэластич, состояния, промежуточного между стеклообразным и жидким, и др. В связи с этим в совр. физике вместо понятия А. с, пользуются более широким понятием — фазы. [c.11]

Линейные полимеры отличаются большой длиной молекулы при малом ее поперечнике. Например, у полистирола при коэффициенте полимеризации п, равном 6000, длина молекулы составляет около 1,5 -10- см, при поперечном размере 1,5-10 см. Линейные полимеры обычно более легко растворимы и более гибки, чем пространственные. Многие линейные полимеры сгюсобны перерабатываться в тонкие волокна и пленки. Некоторые из них являются эластомерами — резиноподобными материалами. Аморфные полимеры с линейной структурой молекул имеют характерную зависимость деформации от температуры, представленную на рис. 3-10. На этой диаграмме ясно видны три стадии стеклообразное состояние ниже температуры стеклования Тс при температуре в пределах от Т до температуры вязкотекучего состояния полимер находится в высокоэластическом состоянии при температуре выше наступает вязко гекучее состояние. Рабочую температуру полимеров следует выбирать не выше температуры стеклования. [c.116]

В атомной структуре аморфных твёрдых тел (стёклах, аморфных металлах и сплавах, аморфных и стеклообразных полупроводниках) наблюдаются области размером с аномальным взаимным расположением и нлотиостыо атомов, обладающие собств. внутр. напряжениями, избыточным объёмом, подвижностью, т. е. рядом свойств точечных Д. и дислокаций. [c.597]

По структуре П. делятся на кристаллические, аморфные и стеклообразные, жидкие. Особый класс составляют твёрдые растворы П,, в к-рых атомы разных сортов хаотически распределены по узлам правильной кристалляч. решётки. Ниже рассматриваются кристал-лнч. П. [c.35]

В некристаллич. и жидких П. примеси ведут себя иначе, чем в кристаллических. Отсутствие кристаллич. структуры приводит к тому, что примесный атом иной валентности, чем замещае 1ЫЙ, может насытить своя валентные связи, так что ему будет невыгодно присоединять лишний электрон или отдавать свой электрон. В результате примесный атом оказывается электрически неактивным. Это обстоятельство не позволяет. менять путём легирования тип проводимости, что необходимо, вапр., для создания р — п-переходов, Нек-рые аморфные П. изменяют электронные свойства под действием легирования, но в значительно меньшей степени, чем кристаллич. П. Чувствительность аморфных П. к легированию может быть повышена технол. обработкой. Насыщение аморфного 81 водородом и последующее легирование донорами или акцепторами обеспечивает п- или р-тип проводимости. Таким способом по-лзч1ен р — -переход в плёнках аморфного 8г, аморфный 8[ стал перспективны.м материалом для солнечных батарей (см. Аморфные и стеклообразные полупроводники, Жидкие полупроводники). [c.38]

Обычно, когда речь идет о неравновесном метастабильном состоянии, предполагается, что в соответствие ему можно поставить некоторое реально существующее равновесное состояние, например, метастабильному стеклообразному (аморфному) состоянию соответствует равновесное жидкое состояние (расплав). Особенность нанокристаллического состояния по сравне-ниюю с другими известными неравновесными метастабильными состояниями вещества заключается в отсутствии соответствующего ему по структуре и развитости границ равновесного состояния. [c.14]

Для моделирования структуры аморфных металлов и сплавов предложен также метод, в котором в качестве начального (до процедуры статической релаксации) состояния используется молекулярно-динамическая модель расплава [25, 34, 35]. Преимущество этого способа состоит в том, что химическое упорядочение в аморфных сплавах, обусловленное особенностями межатомного взаимодействия, формируется автоматически уже на этапе построения модели исходной глобулы (равновесного расплава) и в дальнейшем наследуется структурой стеклообразного состояния. Отпадает необходимость постулировать характер химического упорядочения, как это делается в случае секвенционного построения исходной глобулы для сплавов типа металл — металлоид (Будро). [c.15]

Физико-механические свойства полимеров определяются структурой и физическим состоянием, которое в зависимости от температуры может быть стеклообразным, высокоэластйческим, вязкотекучим (гель). Стеклообразные полимеры представляют собой твердые аморфные вещества, атомы в которых находятся в равновесии и макромолекулы не перемещаются. Перемещение макромолекул полимера не наблюдается и в высокоэластическом состоянии, однако за счет подвижности отдельных звеньев молекулы приобретают способность изгибаться, что приводит при небольших нагрузках к значительным упругим и высокоэластичным деформациям. В вязкотекучем гелеобразном) состоянии все макромолекулы подвижны и полимеры отличаются от жидкостей лишь большей вязкостью. [c.147]

С нашей точки зрения вызывает сомнение правомерность объяснения быстрого снижения сопротивления деформации под действием жидкой среды длительным процессом диффузионного заполнения молекулами среды аморфных прослоек в структуре полиэтилена. Для уточнения механизма проникания жидкой среды в кристаллический полимер при деформации мы выбрали такую систему полимер—жидкость, в которой скорость диффузионного проникания жидкости в ненапряженный полимер очень мала. Исследовали ползучесть пленки из фторопласта-42 в контакте с жидкостями различной химической природы 1,2-дихлорэтан, бензол, четыреххлористый углерод, пентан, гексан, октан, декан. Использованные жидкости, перечисленные выше в порядке увеличения мольного объема, не вызывают набухания пленки более чем на 0,5% в течение времени, необходимого для оценки величины Окр при ползучести. Изучение сорбционных процессов при растяжении пленок показало, что для фторопласта-42, так же как и для стеклообразных фторопластов-32Л и ЗМ, характерно проникание некоторого количества жидкой среды в шейку [82]. Однако, в отличие от стеклообразных фторопластов, критическое напряжение ajfp и е акс фторопласта-42 не зависят от фазовых параметров жидкости и имеют почти одинаковые значения в таких различных жидкостях, как 1,2-дихлорэтан, бензол и пентан. Эффективность [c.171]

Это отношение равно 1,0, если применим принцип суперпозиции Больцмана. В случае ПЭ отклонение от 1,0 становится заметным при напряжениях выше 1,38 МПа и при напряжении 6,9 МПа отношение податливостей У//о возрастает до 1,5. На практике, когда изделие из полимерного материала выдерживает нагрузку в течение длительного периода времени, напряжение не должно превышать критическое а . Имеется очень мало данных о зависимости от структуры полимеров и температуры. Для ПЭ, рассмотренного выше, уменьшается с 4,3 при 22 °С до 2,7 МПа при 60° С. Очевидно, зависимость такого типа характерна для всех полимеров. Тернер [53] установил, что для ПЭ возрастает примерно в 5 раз при переходе от ПЭ с плотностью 0,920 к высококристаллическому полимеру с плотностью 0,980. Рейд [49, 50) предположил, что для стеклообразных аморфных полимеров должно быть пропорционально разности — Т. Для хрупких полимеров величина может быть связана с началом образования микротрещин, или трещин серебра . [c.64]

Аналогичные результаты получены Финдли для жесткого ПВХ [67]. Закаленные аморфные полимеры обычно имеют плотность на 10 —10" г/сл1 меньше, чем отожженные полимеры. Поэтому очевидно, что свободный объем является важнейшим фактором, определяющим скорость ползучести и релаксации напряжения в аморфных полимерах, находящихся в стеклообразном состоянии, особенно при больших длительностях нагружения. Отжиг может уменьшить ползучесть кристаллических полимеров аналогично тому, как это наблюдается для стеклообразных образцов [58, 64, 71]. Однако для кристаллических полимеров, таких, как ПЭ и ПП, и температура отжига, и температура испытаний лежали в области температур между и Т . Следовательно, для таких, полимеров причина снижения ползучести должна быть связана с изменениями степени кристалличности, вторичной кристаллизацией и изменениями морфологии кристаллитов, происходящими в процессе термообработки. Это значит, что уменьшение скорости ползучести или релаксации напряжения в результате отжига или других видов термообработки кристаллических полимеров обусловлено главным образом изменениями кристаллической структуры полимера, в то время как аналогичные эффекты в аморфных полимерах связаны главным образом с изменением свободного объема или плотности. [c.66]

При переходе стекла из расплавленного жидкого состояния в твердое аморфное в результате очень быстрого увеличения вязкости замораживается такая структура, которая получается обычно при более высоких температурах. Процесс упорядочения структуры атомов и молекул прп стеклообразном затвердевании вещества останавливается по существу на какой-то промежуточной стадии между идеальным беспорядком составных частей в жидком расплаве и идеальным порядком их в кристал.чпческом состоянии. [c.157]

Пластинки слюды оказываются переплетенными и скрепленными тонкими прослойками аморфного кремнезема. Такая структура является прочной и устойчивой. Она разрушается только при температурах выше 900°С, когда начинается процесс структурной перестройки мусковита — аморфизация с дальнейшим образованием новых фаз и перекристаллизацией некоторых из них. При 1000°С в материале В-58 наблюдается появление новых фаз —у-АЬОз, муллита ЗА120з-25102, шпинели М50-А120з. При 1200—1300 С материал плавится образуется пористая непрозрачная стеклообразная масса зеленовато-коричневого цвета, пронизанная мельчайшими кристалликами, главным образом а-АЬОз. После термообработки композиции при 1500°С было обнаружено присутствие только одной кристаллической фазы — корунда (а-АЬОз) с несколько искаженной решеткой [межплоскостные расстояния равны (3,51 2,58 2,41 1,61 и 1,41)-10 ° м]. Авторы [61] полагают, что это искажение произошло из-за внедрения иона Сг +, присутствующего в композиции. Отмечается также, что окись хрома, входящая в состав продукта В-58, повышает адгезию покрытия к поверхности и способствует отверждению композиции [50]. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...