玻璃态物质的本质是什么-排行榜大全

玻璃态是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但又不像无定形体那样无规则排列。有人把玻璃态形象地称为短程有序，远程无序”，即从小范围看，它有一定的晶型排列，从整体看，却像无定形物质那样无晶形的排列规律。玻璃态物质没有固定的熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化，变成液态。

玻璃态物质的本质是什么

什么是玻璃态?

链段运动处于被冻结的状态，只有键长键角、侧基、小链节等小尺寸运动单元能够运动。
当聚合物材料受到外力作用时，只能通过改变主链上的键长、键角去适应外力，因此聚合物表现出的形变能力很小。形变量与外力大小成正比，外力一旦去除，形变立即恢复。
由于该状态下聚合物表现出的力学性质与小分子玻璃很相似，所以将聚合物的这种力学状态称为玻璃态。

玻璃到底是固体还是液体？

晶态和液态都是平衡态概念，是平衡态物质的相态。作为相态的概念，最好用“态字”。反而“玻璃”是什么，需要定义清楚。目前物理中讨论的分子“玻璃”是依靠一个物理过程来定义的。这个物理过程表述起来篇幅还不短。环境温度变化后，在新温度下样品需要时间才能达到相应的平衡态。如果这个温度在熔点以上（样品是液态），这个时间很短。如果我们降温的时候，在每个温度下都等到平衡态才变到下一个更低的温度，这样下去我们会先达到熔点的温度（玻璃化转变温度总是比熔点低）。达到熔点的时候样品就结晶（这里面的成核机制问题就不深入了）变成晶态。如果样品由于种种原因没有结晶，保持了液态。从这时起样品属于“过冷液体”（supercooled liquid）。有很多能形成玻璃的液体（glass-forming liquids）从结构上导致就无法“结晶”，它的相空间就不存在一种能量远低于其他构象的“晶态”，所以本来就不存在熔点，那就没有“过冷”或“低于熔点”概念，就是个液态。随着温度的继续降低，等待样品达到平衡态的时间会越来越长。另一方面，样品粘度随温度增大得越来越快。这就导致等待样品达到平衡态的时间的增长也越来越快。说白了就是平衡态粘度和等待时间随温度发散。在有限的实验观察时间范围内，我们看到的是样品达不到平衡态，或者停留在离平衡态很远的状态，而且几乎完全失去流动性。这时样品属于“玻璃”（glass）。所以，过冷液体是指低于熔点的平衡态液态而玻璃是指样品在熔点以下在有限的实验观察时间范围内处于非平衡态失去流动性的状态。或者说，玻璃是粘度很大的非平衡过冷液体。至于玻璃态的实质是什么，它非平衡，那它平衡了之后是什么态，有没有发生相转变（不管是一级还是次级），一直没有定论。所以现在还没法给出比上述这种描述式的定义更加本质的，而且又公认的定义。有的回答说，从流变学的角度，不流动就是固态。这其实还是不太全面的概念归属。如果是固体，那它的模量是多少？晶态固体的模量是可以计算的。液态流体的粘度也是可以计算的。它们的计算基础是完全不同的。玻璃按上述定义若仅是一种粘度很高的液体，那我们就应该总是讨论其粘度，而不存在讨论其模量的结构基础。其实，聊到流变学，更一般的状态是“粘弹性体”。哪怕是小分子液体，在处于玻璃态时，由于其dynamics变得越来越协同（cooperative）（这种术语也就讲给这些答案下的同行听了），所以其响应会有记忆效应，即粘弹性。粘度很大可以对应出一个有限的瞬态模量。粘弹性也有其结构基础，它们的松弛模量也可以从结构动态进行计算。但是，玻璃态物质的粘弹性的第一性原理模型，是当前这个领域很难的问题。在这里能讨论的只是：我们把玻璃当作固体，拿来测得到的模量，其实是瞬时模量。只是这个瞬时性也要很长的观察时间才能显示出来，因此在有限的观察时间内很像理想固体的永久模量。