什么是玻璃化轉變(Glass Transition)？

在分子水平上與晶體結構不同的聚合物，其狀態的變化與晶體物質的溫度不同。玻璃化轉變溫度是聚合物發生狀態變化的點。高于此溫度的材料通常更靈活，而那些在較冷的溫度下是易碎的，因為分子不能彎曲或輕易移動到不同的地方...

在分子水平上與晶體結構不同的聚合物，其狀態的變化與晶體物質的溫度不同。玻璃化轉變溫度是聚合物發生狀態變化的點。高于此溫度的材料通常更靈活，而那些在較冷的溫度下是易碎的，因為分子不能彎曲或輕易移動到不同的地方。玻璃化轉變只在沒有分子排列成晶體的固體中出現；這些固體被稱為無定形，包括玻璃、凝膠，和薄膜。科學家用燒杯根據材料的不同，玻璃化轉變點出現在不同的溫度下，這與它的熱容有關。有些材料，如橡膠，既有晶體分子，也有非晶態分子。在一個物體中，每一個分子的溫度都是不同的。晶體結構在一定溫度下熔化，但含有這兩種分子的結構往往會長時間流動。非晶態成分可能是在一個溫度下很強，而晶體分子如果已經經歷了相變，則可能處于熔融狀態。玻璃化轉變與實際熔融不同，因為沒有潛熱來吸收溫度升高。與熔融物質不同，當溫度超過轉變溫度時，過渡聚合物將繼續升溫。盡管如此，聚合物的熱容仍會增加，因此它所經歷的過程被稱為二級轉變。晶體結構反而會吸收熱量，并且在熔融過程中溫度不會升高。如果它是物理結構的話彎曲時，當物體低于玻璃化轉變點時，它會像一塊橡膠一樣彎曲，如果分子鍵足夠強來承受這種力，它也可以保持固體分子沒有那么強的物體在低于玻璃化轉變溫度時會破裂或破碎。塑料汽車儀表板和塑料板通常會以類似的方式與溫度變化發生反應。非晶態材料需要一定量的熱能來改變其分子結構。玻璃化轉變取決于改變一種特定物質狀態所需的能量。這種現象與熔化不同，因為它不那么明顯。材料在玻璃化轉變后通常不會表現出相關的性質，除非對它們施加力。然而，熔化在視覺上是明顯的，并且有更顯著的效果，例如當晶瑩的冰塊融化成水，很容易流過表面。

發表于 2020-09-17 20:31
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分類：科學教育

什么是玻璃化轉變(Glass Transition)？

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