Неорганические и органические стекла —• сложные системы, образованные подсистемами, состоящими из структурных элементов различной природы, к которым относятся атомные ядра и электроны, ионы и атомы, группы ионов, области ближнего порядка, области микронеоднородности, участки каркаса-сетки стекла. Это приводит к большому набору различных форм подвижности структурных единиц и соответствующих им релаксационных процессов, наблюдающихся при возбуждении стекла тепловыми, механическими, электрическими и магнитными полями.
На основе данных о релаксационных явлениях получена ценная информация об особенностях структуры и характере молекулярной подвижности структурных элементов стекол, что помогает раскрывать природу многих физических и химических процессов, протекающих в этих материалах. К сожалению, до сих пор нет обзорных публикаций, где были бы систематизированы и обобщены основные аспекты теоретического и экспериментального исследования этих явлений.
Данная монография представляет собой попытку заполнить существующий пробел. Известно несколько подходов к обработке и интерпретации данных о релаксационных процессах в неорганических и органических стеклах. Авторы отдают предпочтение методам релаксационной спектрометрии, которые с их точки зрения позволяют более четко выяснить природу релаксационных процессов. Релаксационная спектрометрия как структурный метод детально разработана для полимеров, и лишь в последнее время ее начали применять для неорганических стекол. Сочетание этого метода с рентгеновским анализом, инфракрасной спектроскопией и другими методами приводит к наиболее полным представлениям о строении материала и тепловой подвижности структурных элементов.
Релаксационная спектрометрия полимеров как новый раздел физики и физической химии полимеров общепризнана и играет основную роль в прогнозировании важнейших свойств эластомеров. Хочется надеяться, что данный метод в будущем займет достойное место также в физике и химии стекла. Между неорганическими стеклами и некристаллическими полимерами много общего. Основное отличие строения органических аморфных полимеров от неорганических стекол заключается в том, что первые являются молеку-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................. 3
Глава 1. Стеклообразное состояние и особенности строения стекол 5
1.1. Классификация стекол. Склонность к стеклообразованию —
1.2. Особенности строения неорганических стекол .... 7
1.3. Силикатные стекла как ионные твердые тела .... 9
1.4. Стеклообразные органические полимеры и их строение 12
Глава 2. Структурные релаксационные процессы и структурное стеклование .................14
2.1. Определения и общие понятия о релаксационных явлениях
в стеклах и полимерах .......... —
2.2. Структурные релаксационные переходы...... 15
2.3. Структурное стеклование. Сравнение стеклования с кристаллизацией ............... 18
2.4. Молекулярная подвижность и уравнение Больцмана — Ар-рениуса..............22 .
2.5. Уравнение Вильямса — Ландела — Ферри и его применение
к аморфным полимерам и неорганическим стеклам . . 26
2.6. Расчет энергии активации вязкого течения в области стек-
лования ..............31
2.7. Дырочно-активационный механизм перемещения кинетических единиц в области стеклования и температурная зависимость энергии активации вязкого течения ..... 35
2.8. Флуктуационный свободный объем при температуре стекло-
вания ...............39
' 2.9. Стеклование и вязкое течение стекла с фиксированной
структурой..............44
2.10. Термодинамические теории стеклования......46
2.11. Релаксационная теория стеклования и основные закономер-
ности структурного стеклования ........ 50
2.12. Изотермическая релаксация объема стеклообразующих" систем в области стеклования......... 56
2.13. Расчет релаксации свойств стекол в интервале стеклования 61
2.14. Влияние давления на температуру стеклования .... 64
2.15. Отличие стеклования силикатных стекол от стеклования линейных аморфных полимеров........66
Глава 3. Вязкоупругие свойства полимеров и стекол и процессы механической релаксации.............70
3.1. Связь между напряжением и деформацией для упругих и вязкоупругих тел ............ —
3.2. Теория линейной вязкоупругости.......71
3.3. Три основных подхода к расчету вязкоупругих свойств 73
3.4. Формулы линейной вязкоупругости при квазистатических режимах деформации...........75
3.5. Формулы линейной вязкоупругости при динамических режимах деформации............ 76
3.6. Формулы линейки вязкоупругости в приближении дискретного спектра времен релаксации....... '°
3.7. Описание процессов релаксации методом механических моделей ................ '
3.8. Обобщенная модель Максвелла и дискретные формы молекулярного движения в полимерах.......83
3.9. Процесс а-релаксации и механическое стеклование. . . 87
3.10. Взаимосвязь механической и структурной релаксаций 92
Глава 4. Молекулярно-кинетические теории вязкого течения жидкостей
и расплавов стекол ............. 97
4.1. Определения и общие понятия........ •
4.2. Активационная теория вязкого течения жидкостей ... 98
4.3. Диффузионная теория вязкости стекол...... 103
4.4. Валентно-конфигурационная теория вязкого течения стеклообразующих жидкостей и расплавов..... 104
4.5. Вязкость и флуктуационный свободный объем стекол 109
4.6. Дырочная теория жидкостей и стекол...... 114
i 4.7. Объем флуктуационных микропустот и активациопный объ-
ем вязкого течения щелочио-силикатных стекол . . . 118
', 4.8. Дырочно-активационная теория вязкого течения стеклооб-
Г разующих жидкостей...........И9
: 4.9. Связь дырочно-активационной теории с другими теориями
: вязкости и природа флуктуационных микропустот в стеклах 123
4.10. Вязкое течение стекол с фиксированной структурой . . 126
4.11. Теория структурной вязкости.........128
4.12. Влияние напряжения на энергию активации вязкого течения и других релаксационных процессов в высокоэластическом состоянии полимеров .......... 132
Глава 5. Электрическая релаксация в аморфных полимерах и стеклах 136
5.1. Общие сведения о диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерях ........... —
5.2. Электрическая релаксация в аморфных полимерах и их растворах ...............137
5.3. Термически стимулированная деполяризация полимеров 139
5.4. О различиях электрической и механической релаксаций в полимерах..............140
5.5. Температурная зависимость времен релаксации и частоты а-
и р-переходов.............141
5.6. Спектр диэлектрических потерь в неорганических стеклах 144
Глава 6, Релаксационная спектрометрия полимеров . . ... . . 149
6.1. Основные положения релаксационной спектрометрии 150
6.2. Методы релаксационной спектрометрии...... 153
6.3. Низкотемпературные релаксационные переходы в аморфных полимерах.............. 156
6.4. Релаксационные переходы, связанные с сегментальным дви-
жением (а-процессы)...........159
6.5. Медленные физические процессы релаксации (Я-процессы) 160
6.6. Релаксационный процесс в наполненных эластомерах, связанный с диффузией частиц наполнителя......165
6.7. Низкотемпературные переходы в высокоэластическом состо-
янии ...............166
6.8. Химические процессы релаксации.......167
6.9. Релаксационные процессы в густосшитых полимерах . . 168
Глава 7. Релаксационная спектрометрия неорганических стекол . . . 174
7.1. Низкотемпературное поглощение и скорость ультразвука в силикатных и боратных стеклах........175
7.2. Различные подходы к интерпретации низкотемпературных аномалий термодинамических и акустических свойств неор-
' ганических стекол ............ 180
Цена: 150руб.
