玻璃的特性gydF4y2Ba

密度gydF4y2Ba

玻璃固体顺序随机原子,原子比相应的打包密度更低gydF4y2Ba水晶gydF4y2Ba,留下更大的空隙,或原子间孔。这些共同构成了所谓的间隙空间gydF4y2Ba自由体积,他们负责低gydF4y2Ba密度gydF4y2Ba玻璃与水晶。例如,石英玻璃的密度大约是2%低于最亲密的水晶,gydF4y2Ba硅矿物gydF4y2Balow-cristobalite。碱和酸橙,然而,会导致玻璃的密度随着network-modifying稳步增加钠和钙离子填补了空隙。因此,商业gydF4y2Basoda-lime-silica眼镜gydF4y2Ba有一个密度大于low-cristobalite。密度密切关注相加性行为。gydF4y2Ba

代表氧化物玻璃的密度表中所示的氧化性能的眼镜。gydF4y2Ba

弹性gydF4y2Ba和gydF4y2Ba可塑性gydF4y2Ba

因为玻璃的各向同性性质,通常只有两个独立的弹性模量:gydF4y2Ba杨氏模量gydF4y2Ba衡量一个坚实的能力恢复原来尺寸在受到纵向张力或压缩;和gydF4y2Ba剪切模量gydF4y2Ba衡量其从横向压力中恢复过来的能力。在氧化物眼镜,杨氏模量和剪切模量不强烈依赖于化学成分。gydF4y2Ba

玻璃的硬度是衡量gydF4y2Ba钻石microindenter。应用仪器玻璃表面留下明显的证据gydF4y2Ba塑料gydF4y2Ba变形或永久地改变维度。否则,玻璃(或塑性变形gydF4y2Ba延性gydF4y2Ba),这是一般强度测试中观察到的柱头标本置于紧张,不是观察;相反,失败是玻璃gydF4y2Ba脆gydF4y2Ba,也就是玻璃对象突然骨折和完全。这种行为可以解释原子结构的玻璃状固体。自从原子在熔融玻璃基本上是冻结的gydF4y2Ba非晶gydF4y2Ba冷却后,他们没有东方的床单或飞机典型的结晶颗粒。没有这样的增长模式意味着没有gydF4y2Ba粮食gydF4y2Ba飞机之间的界限出现不同的取向,因此不存在障碍,可能防止缺陷,如裂缝扩展迅速通过材料。没有混乱导致玻璃不显示延性、收益率和弯曲的财产gydF4y2Ba金属gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

强度gydF4y2Ba和压裂gydF4y2Ba

玻璃是非常强劲,强于大多数金属,当测试gydF4y2Ba原始的gydF4y2Ba状态。纯压缩下,玻璃可能经历一次或多或少但不可逆压缩骨折。其理论强度在紧张估计为14 ~ 35帕(2到500万磅/平方英寸);非常小心图条件下玻璃纤维生产已接近11.5帕的力量。大多数商业玻璃制品的强度,另一方面,范围只有14至175帕斯卡(2000和25000磅/平方英寸),由于存在划痕和微观缺陷,一般的gydF4y2Ba表面gydF4y2Ba。显然,在玻璃表面缺陷产生磨损与大多数solids-even通过一根手指的触摸,尤其是另一块玻璃在制造过程中摩擦它。有一个缺陷gydF4y2Bastress-concentratinggydF4y2Ba效果;即有效应力的提示缺陷很容易应用的100到1000倍。拉伸应力超过极限,低叫gydF4y2Ba疲劳gydF4y2Ba限制,导致缺陷进行亚临界裂纹增长。根据外加应力,最终的形状缺陷,温度,甚至是腐蚀性的gydF4y2Ba环境gydF4y2Ba裂纹的增长速度接近其终端限制,和失败gydF4y2Ba迫在眉睫的gydF4y2Ba。因此,在拉伸加载条件下,所有玻璃经历静态疲劳,最终失败。裂纹扩展速度较高的高拉应力较大,尖锐缺陷(齿顶圆角半径远小于长度),高温和高湿度。gydF4y2Ba

一个玻璃gydF4y2Ba骨折gydF4y2Ba可能是视觉检查或(通常)低功耗立体声显微镜。从它的起始点开始,断裂前传播缓慢,生产近半圆的闪亮的表面称为gydF4y2Ba镜子。镜子的半径和断裂应力成反比,因此,象征暴力的骨折。(例如,一个热断裂通常产生一个大镜子,而机械断裂通常显示一个小镜子。)镜子的边缘有细纤维或gydF4y2Ba模糊纹理,称为“雾”。周围的雾是更广泛和深入gydF4y2Ba径向gydF4y2Ba山脊,裂片玻璃脱离。被称为gydF4y2Ba梳理,这些山脊最终导致裂纹分支。破裂传播速度快的地区比在压缩区域下拉应力;严重压缩导致裂纹扩展的方向扭转,生产一个转折梳理或河流模式。渗透的尖锐的物体,比如一颗子弹,常常会产生所谓的gydF4y2Ba赫兹锥骨折,不断扩大锥从侧面的玻璃是玻璃相反的影响。gydF4y2Ba

金相的玻璃是重要的生产和服务,这相当于一个gydF4y2Ba尸体剖检gydF4y2Ba。一个有经验的断口组织通常可以找到原点,原因,和产品失败的情况下。gydF4y2Ba

粘度gydF4y2Ba

我们可以看到gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba玻璃的粘度,以centimetre-gram-second单位被称为gydF4y2Ba风度gydF4y2Ba,随温度升高而减小。gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba也表明某些眼镜的温度达到标准粘度环节中重要的参考点。例如,gydF4y2Ba工作点,采空区的熔融玻璃的温度可能送到形成gydF4y2Ba机gydF4y2Ba,相当于粘度时的温度是10gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba风度gydF4y2Ba。的gydF4y2Ba玻璃的软化点,可能衰退下自己的体重,被定义为10的粘度gydF4y2Ba^{7.65gydF4y2Ba}风度,gydF4y2Ba退火点gydF4y2Ba10gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba风度,最后gydF4y2Ba应变点gydF4y2Ba10gydF4y2Ba^{14.5gydF4y2Ba}风度。在进一步冷却,粘度迅速增加到超过10gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba风度,它不再能测量有意义。gydF4y2Ba

退火点和应变点躺在玻璃转变范围如图1所示;通常,玻璃化转变温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)和退火点是同义的,应变点标志着低温范围。的gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba也可以被认为是最高温度吗gydF4y2Ba断断续续的gydF4y2Ba服务。很明显从gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba这一gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba的gydF4y2Ba石英玻璃gydF4y2Ba是最高的商业眼镜和增加的碱添加量(因此NWM离子)的浓度降低了吗gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba。影响粘度的各种因素、水、羟基离子或分子形式的水,降低粘度。gydF4y2Ba

热膨胀gydF4y2Ba

从图1中可以看出,玻璃通常扩大在加热和冷却时收缩。这个玻璃的热膨胀是它的关键gydF4y2Ba热冲击gydF4y2Ba性能时(也就是说,其性能受到突然的温度变化)。当一个热gydF4y2Ba标本gydF4y2Ba玻璃突然冷却的例子中,通过使冰water-great紧张可能会在外面层由于其相对于内部层萎缩。这种紧张可能导致开裂。这种热冲击阻力称为gydF4y2Ba热玻璃的耐力;热——这是成反比关系gydF4y2Ba膨胀系数gydF4y2Ba片的厚度。gydF4y2Ba

碱石灰-gydF4y2Ba硅酸盐gydF4y2Baalkali-lead-silicates,通常有高膨胀系数,很容易令人震惊。改进的热冲击阻力是通过使用Pyrex-type钠硼硅酸盐或硅玻璃。太空望远镜的镜子底物通常需要材料膨胀系数接近于零,为了避免任何尺寸变化由于温度波动。包含7.5%的石英玻璃氧化钛具有接近于零gydF4y2Ba热gydF4y2Ba膨胀系数和在这个应用程序中提供令人满意的服务。gydF4y2Ba

从图1中还应该明显的收缩曲线玻璃膨胀曲线显著不同。当玻璃是用于密封其他材料如金属、有关gydF4y2Ba参数gydF4y2Ba是其有效的热收缩,而不是它的热膨胀。gydF4y2Ba

传热gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba热导率gydF4y2Ba氧化物玻璃由于原子振动(所谓的gydF4y2Ba声子gydF4y2Ba机制)并不随温度增加明显。另一方面,gydF4y2Ba由于光子传输)辐射导电率(导热系数与温度大大增加。辐射导电率也是一个玻璃的吸收系数成反比特定的光子的波长。因此,而高辐射透明玻璃液的导电性使融化深度近两米的,或5英尺,在连续玻璃坦克没有严重风险的冷冻玻璃底部。有色眼镜,另一方面,光子吸收系数高,因此需要融化浅的深度或电刺激与水箱的底部。gydF4y2Ba

导电性gydF4y2Ba

尽管大多数眼镜包含金属离子能够携带一个gydF4y2Ba电流gydF4y2Ba高粘度的玻璃会阻碍他们的动作和电活动。因此,玻璃是一种有效的电子gydF4y2Ba绝缘子gydF4y2Ba尽管这个属性随粘度,进而是温度的函数。事实上,玻璃电导率与温度迅速增加。因此,在玻璃制造技术的发展有可能融化soda-lime-silica玻璃电一旦被加热到1000°C (1800°F)gydF4y2Ba辅助gydF4y2Ba的意思。gydF4y2Ba

因为单价的碱离子具有最大的流动通过玻璃结构,他们是一个玻璃的主要运营商收取,因此决定其导电性。一般来说,碱金属的浓度越高,电导率越高。最著名的例外是可加性的关系gydF4y2Bamixed-alkali效应,眼镜包含两个或两个以上不同类型的碱离子导电性有明显低于线性可加性建议。在灿烂的灯具等应用程序,需要低导电性,mixed-alkali眼镜是有用的。gydF4y2Ba

介质gydF4y2Ba常数gydF4y2Ba

介质,或不导电,房地产的玻璃是重要的使用中分离的盘子gydF4y2Ba电容器gydF4y2Ba或者作为衬底gydF4y2Ba集成gydF4y2Ba电路。电容器的使用的gydF4y2Ba介电常数gydF4y2Ba必须要高,而对于基质必须足够低,使得高信号之间的速度gydF4y2Ba半导体gydF4y2Ba芯片。一般来说,玻璃的介电常数通常随NWM离子的浓度。因此,石英玻璃介电常数最低的国家之一,而大多数soda-lime-silicates有很高的介电常数。gydF4y2Ba

电子传导gydF4y2Ba

电子传导电荷在只有两个家庭的眼镜是很重要的:gydF4y2Ba氧化的眼镜gydF4y2Ba包含大量的过渡金属离子和gydF4y2Ba硫属化合物gydF4y2Ba。在金属固体有大量弱束缚的电子可以自由移动通过晶体结构,但在绝缘固体电子gydF4y2Ba关gydF4y2Ba特定的能量称为gydF4y2Ba价gydF4y2Ba和gydF4y2Ba导带gydF4y2Ba。随着温度提高,一些电子从价带能够在跳转到传导带,从而导致所谓的gydF4y2Ba内在的电导率gydF4y2Ba的原子。在gydF4y2Ba外在semiconductivity,另一方面,电子由缺陷提供gydF4y2Ba化学成键gydF4y2Ba和杂质原子。氧化在眼镜含有过渡金属离子,例如,相信电子电导率发生跳跃的一个电子在两个不同的过渡金属离子价,由一个氧原子。在硫族化物眼镜,semiconductivity主要是由于有缺陷的债券在一个特定的原子并不遵循其共价协调。gydF4y2Ba

透明度gydF4y2Ba,gydF4y2Ba不透明度gydF4y2Ba,gydF4y2Ba颜色gydF4y2Ba

因为电子玻璃分子仅限于特定的能量水平,他们无法吸收和重发射光子(光能量的基本单位)跳过从一个gydF4y2Ba能带gydF4y2Ba到另一个,回来。因此,光能量穿过玻璃,而不是吸收和反射,这玻璃是透明的。此外,玻璃的分子单位太小相比普通波长的光波的吸收效果是微乎其微的。然而,一些波长的辐射,会导致玻璃分子振动,使玻璃gydF4y2Ba不透明的gydF4y2Ba这些波长。例如,大多数氧化眼镜很好吸收,因此是不透明的,gydF4y2Ba紫外线辐射gydF4y2Ba的波长小于350纳米,或3500埃。这些眼镜可以更加透明紫外线辐射增加硅含量。同时,硅酸盐玻璃吸收波长大于4微米,使它们几乎不透明gydF4y2Ba红外辐射gydF4y2Ba。氟化重金属眼镜,另一方面,传输波长约7微米,而一些硫族化物眼镜传输到18 micrometres-properties让它们透明的中红外区。gydF4y2Ba

玻璃,增加了某些金属氧化物会吸收波长对应于特定的颜色和让别人传递,因此出现有色的眼睛。例如,钴给出了强烈的蓝色色玻璃,一般为绿色,铬和锰gydF4y2Ba传授gydF4y2Ba紫色。gydF4y2Ba

光敏性gydF4y2Ba

在一些包含少量的眼镜gydF4y2Ba铈gydF4y2Ba离子和氧化的铜、银或金、暴露于紫外线辐射引起的氧化铈和减少后者元素金属状态。在随后的加热、金属核生长或“罢工”,发展强大的颜色(红色为铜和黄金,黄色银)ultraviolet-exposed地区的玻璃。这项技术已经用于生产“三维照片,但最近使用microphotolithography生产复杂的电子电路。gydF4y2Ba

传统的gydF4y2Ba光致变色gydF4y2Ba眼镜gydF4y2Ba一般碱boroaluminosilicates卤化银0.01至0.1%,少量的铜。在吸收光,银gydF4y2Ba离子gydF4y2Ba减少金属银,成核形成胶体大小约120埃。这是小到足以保持玻璃透明,但胶体密度足以让玻璃看灰色或棕色。在光致变色眼镜,黑暗是逆转通过的光(光漂白)或通过提高温度(热漂白)。gydF4y2Ba

折射gydF4y2Ba和gydF4y2Ba反射gydF4y2Ba的gydF4y2Ba光gydF4y2Ba

一束光,从一个透明介质传递到另一种透明介质不同的密度,gydF4y2Ba传播gydF4y2Ba通过第二介质强度损失或改变方向,如果罢工两个介质之间的边界直角(90°)。在几何术语中,光线满足的直角边界称为正常。如果光线满足边界以外的一个角正常,那么它会被部分反射回第一介质,部分折射,或偏斜,在它的路径通过第二介质。光线反射和折射的程度取决于两个介质的相对密度(通常是玻璃和空气)和角度的光线满足边界(即gydF4y2Ba入射角gydF4y2Ba)。5所示gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba,如果光线满足不到一定的边界gydF4y2Ba关键角gydF4y2Ba(θgydF4y2Ba_cgydF4y2Ba),大部分的光会折射而少量反映。如果它到达在临界角的边界,那么gydF4y2Ba新兴gydF4y2Ba光将降低强度,假设一个方向平行接近边界;大部分的光线会被反射。最后,如果超过临界角,所有的光线会被反射回玻璃没有遭受任何损失的强度。被称为gydF4y2Ba全内反射gydF4y2Ba,这种现象在单反相机和被广泛利用gydF4y2Ba纤维光学gydF4y2Ba,光信号在管道很远之前信号刺激是必需的。gydF4y2Ba

折射可以表示为一个常数,称为gydF4y2Ba折射率gydF4y2Ba的比例,这是数学来自sin介质上的入射角正弦的介质内折射角。一种特殊的玻璃的折射率取决于它gydF4y2Ba作文gydF4y2Ba光的波长。gydF4y2Ba

当玻璃受到非均匀应力组件操作垂直的平面上,它变成了双折射(即双折射)。由此产生的gydF4y2Ba双折射gydF4y2Ba平面偏振的光可以通过测量双折射补偿器如石英楔,并从这个gydF4y2Ba测量gydF4y2Ba压力的大小可以被估计。在装有一个色板的偏光镜,强调玻璃显示的颜色;这些颜色的分布也可以用于识别压力模式在质量控制操作。gydF4y2Ba