新提议的教科书定义打破了玻璃作为固体的传统描述

两位材料科学家呼吁重新思考玻璃到底是什么。重新定义后,玻璃将被描述为一种非平衡、非结晶状态的物质,更接近于液体而非固体。1

当材料工程师埃德加Zanotto在一次玻璃技术会议上的演讲,他可能没有想到他会引发一场关于玻璃材料性质的激烈辩论。尽管人类使用玻璃已有6000年左右的历史,但它似乎仍然违反了定义:玻璃是坚硬的,像晶体固体一样破碎,但它也像液体一样流动。虽然这种运动在典型的窗玻璃中太慢,无法观察到,但有些玻璃的流动速度足够快,可以进行测量。2

将熔化玻璃倒入车间石墨模具

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现在,来自巴西São卡洛斯联邦大学的Zanotto约翰·毛罗。来自玻璃制造公司康宁的研究人员正试图改变教科书上对玻璃状态的定义,该定义通常将玻璃描述为非结晶固体。研究人员认为,玻璃应该被归类为冷冻液体,因为它的结构更接近其母体过冷液体,而不是晶体状态。

玻璃杯和液体一样,在重力作用下会松弛变形。另一方面,固体只有在外部压力下才会变形。而且,所有的玻璃材料最终都会凝固成结晶材料。研究人员推断,如果它们已经是固体,这种相变就不可能发生。

在人类的时间尺度上,流动和凝固都是极其缓慢的,这在一定程度上解释了为什么玻璃长期以来一直被视为固体。

一个更新教科书的温和建议

非专业人士对玻璃的新建议定义是:

“玻璃是一种非平衡、非结晶状态的物质,在短时间内看起来是固态,但会不断松弛,变成液态。”

这两位材料科学家还为专家们提供了更详细的定义:

“玻璃是一种非平衡、非结晶的凝聚态物质,呈现玻璃化转变。玻璃的结构与它们的母体过冷液体(SCL)的结构相似,它们自发地向SCL状态放松。在无限的时间里,它们的最终命运是结晶。”