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 вязкостьТ0=температура стеклования идеального стеклаB2O3 (Tg=250°C, T0=60°C),оконное стекло (Tg=550°C, T0=270°C)

Расплав

T,°C ή,П

SiO2 1715 107,7

B2O3 450 105

LiCl 613 2*10-2

Способы получения

Классификация стеколПо 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,ή-

вязкость )• 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

Схематическое изображение на плоскости строения кристаллического кварца (а),

стеклообразного кварца (б) [4]

а б

Структура стеклаХалькогениды (1D) –линейные полимерные цепи– дефекты: разветвление цепей• Бораты (2D) – треугольныебороксоловые группы BO3

– дефекты: полиэдры BO4

• Силикаты (3D) – тетраэдрыSiO4

– дефекты: немостиковыйКислород [4]

Оптические волокнаСостав: сердцевина- «проводник» фотонов и

оболочка – отражательфотонов (волокна на основе SiO2, потери до 0.2

дБ/км, полоса пропусканиядо 100 ГГц/км).

100- 200 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]

Литература1. 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;