第6章-7章玻璃的化学稳定性电学和磁学汇编.ppt

第6章 玻璃的化学稳定性 玻璃制品在使用过程中要受到水、酸、碱、盐、气体和各种化学试剂和药液的侵蚀，玻璃对这些侵蚀的抵抗能力称为玻璃的化学稳定性。 6.1 玻璃的侵蚀机理 水 酸 碱 大气 大气对玻璃的侵蚀机理 6.2 影响玻璃化学稳定性的因素 化学组成 热处理历史 表面状态 温度和压力 6.2 影响玻璃化学稳定性的因素 化学组成 热处理历史 表面状态 温度和压力 6.2 影响玻璃化学稳定性的因素 化学组成 热处理历史 表面状态 温度和压力 6.3 特殊的侵蚀情况 脱片 生物发霉 金属蒸气 原生脱片——表面层中可溶性成分溶出后，不溶性高硅氧残存薄膜剥离 次生脱片——原溶液中存在的多价金属离子在玻璃表面形成含水硅酸盐薄膜后剥离 6.4 化学稳定性的测定方法 粉末法 将一定颗粒度的玻璃粉末在水、酸、碱等溶液中进行侵蚀，最后以粉末损失的重量或酸、碱滴定测出转移到溶液中的成分含量来表示。 表面法 用单位面积的析碱量或失重来表示玻璃受侵蚀的程度。 第7章 玻璃的电学及磁学性质 7.1 玻璃的导电性 导电，载电体的定向运动。因此，温度越高，导电性越高 机理 一般硅酸盐玻璃为离子导电（离子能动度） 某些过渡元素氧化物玻璃及硫属化合物半导体玻璃则具有电子导电特性（电子能动度） 玻璃的电导率 表示固体通过电流的能力。其大小由带电粒子浓度和他们的迁移能力所决定。 电导率与组成的关系（网络结构的紧密性，离子活动对空间的要求） 电导率与温度的关系（Tg温度的变化，软化温度以上） 电导率与热处理的关系（退火、淬火、析晶、分相） 玻璃的表面电导率 指在边长为1cm的正方形玻璃，在其相对两边上测得的电导率。 组成 碱金属 二价、三价金属 B2O3、Fe2O3 湿度 温度 表面状态 7.2 玻璃的介电性 介电常数ε——表征电介质在外电场作用下极化的程度。 电介质在外电场作用下可产生如下3种类型的极化： ① 原子核外的电子云分布产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化； ② 原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化； ③具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。 7.2 玻璃的介电性 介电常数ε与 组成、温度、电场频率的关系 介电损耗 在一定频率的交流电压的作用下，电介质材料由于极化或吸收现象使部分电能转化为热能而损耗 电导损耗 松弛损耗 结构损耗 共振损耗 介电强度 当施加于电介质的电压超过某一临界值时，介质中的电流突然增大，这一现象称为电击穿。发生电击穿的电压，称为电介质的耐击穿强度，即介电强度。 击穿机理 热击穿 电子击穿 电化学击穿 玻璃受电流所产生的热量而加热，以致材料局部发生热破坏，甚至熔化，导致电阻降低 由于电压直接加速了物质内部电子对其它原子的冲击，从而激发更多的电子从价带跃迁到导带，最后引起电子雪崩而击穿 玻璃长时间停留在电场中，使组成结构破坏，产生不可逆转的化学变化，改变了电极附近的化学成分。结果使得玻璃中的电场变得不均匀甚至产生巨大的应力而被击穿破裂。 7.3 玻璃的半导体性 半导体电阻率10－1～1011Ω·m N型（电子导电）、p型（空穴导电） 半导体玻璃种类： （1）含有多价过渡元素的玻璃（V、Fe、W、Co、Mn、Bi等） （2）硫属化合物玻璃和掺入重金属的硫属玻璃 （3）含铂族金属、单质Ge、Te、Si、InSb等薄膜玻璃 7.4 玻璃的磁学性质 含有过渡金属和稀土金属离子的氧化物玻璃一般具有磁性。 磁化率 顺磁性(μ0)和反磁性(μ0) 思考 热处理制度对玻璃化学稳定性有何影响？（退火、淬火、明焰、暗焰、分相、析晶） 为什么含MgO的玻璃制品比含CaO的较容易产生脱片现象？（原生脱片、次生脱片、离子半径、硅酸盐晶体） 玻璃中碱金属离子的浓度、种类与玻璃电导率的关系如何？（对网络的影响、本身的能动度、键强、半径、混合碱效应） * * H2O ＋ Si O Na＋ H＋OH－ Si OH ＋ NaOH Si OH ＋ H2O Si OH OH OH OH Si(OH)4 + NaOH ===== [Si(OH)3O]-Na+ + H2O 电离度低于NaOH，促进反应1，2的进行 H半径远小于Na，网络结构变疏松， 产生破坏的第一步 ＋ Si O Na＋ H＋OH－