Liquide visqueux - Viscous liquid
Dans la physique de la matière condensée et la chimie physique , les termes liquide visqueux , surfusion liquide et vitrifiables liquide sont souvent utilisés indifféremment pour désigner des liquides qui sont en même temps très visqueux (voir la viscosité des matériaux amorphes ), peut être ou sont surfusion , et en mesure pour former un verre .
Points de travail dans le traitement du verre
Les propriétés mécaniques des liquides verriers dépendent principalement de la viscosité. Par conséquent, les points de travail suivants sont définis en termes de viscosité. La température est indiquée pour le verre sodocalcique industriel :
| la désignation | viscosité (Pa.s) | température (deg C, en verre sodocalcique) |
|---|---|---|
| point de fusion | 10 1 | 1300 |
| point de travail | 10 3 | 950-1000 |
| point de chute | 10 3.22 | |
| point d'écoulement | 10 4 | ~900 |
| point de ramollissement (Littleton) | 10 6,6 | 600 |
| point de ramollissement (dilatométrique) | ~10 10,3 | >~500 |
| point de recuit | ~10 12 | <~500 |
| point de transition | 10 12 ..10 12,6 | <~500 |
| point de contrainte | ~10 13,5 | <~500 |
Classement fragile-fort
Dans une classification répandue, due au chimiste Austen Angell , un liquide verrier est dit fort si sa viscosité obéit approximativement à une loi d'Arrhenius (log η est linéaire en 1/ T ). Dans le cas contraire de comportement clairement non arrhénien le liquide est dit fragile . Cette classification n'a aucun rapport direct avec l'usage courant du mot « fragilité » pour désigner la fragilité . L'écoulement visqueux dans les matériaux amorphes est caractérisé par des écarts par rapport au comportement de type Arrhenius : l'énergie d'activation de la viscosité Q passe d'une valeur élevée Q H à basse température (à l'état vitreux) à une faible valeur Q L à haute température (à l' état vitreux) état liquide). Les matériaux amorphes sont classés en fonction de l'écart par rapport au comportement de type Arrhenius de leurs viscosités comme étant soit fortes lorsque Q H -Q L <Q L soit fragiles lorsque Q H -Q L Q L . La fragilité des matériaux amorphes est numériquement caractérisée par le rapport de fragilité de Doremus R D =Q H /Q L . Les masses fondues fortes sont celles avec (R D -1) < 1, tandis que les masses fondues fragiles sont celles avec (R D -1) ≥ 1. La fragilité est liée aux processus de rupture des liaisons des matériaux provoqués par les fluctuations thermiques. La rupture de liaison modifie les propriétés d'un matériau amorphe de sorte que plus la concentration de liaisons rompues appelées configurons est élevée, plus la viscosité est faible. Les matériaux avec une enthalpie de formation de configuron plus élevée par rapport à leur enthalpie de mouvement ont un rapport de fragilité Doremus plus élevé, à l'inverse les fontes avec une enthalpie de formation de configuron relativement inférieure ont une fragilité plus faible. Plus récemment, la fragilité a été liée quantitativement aux détails du potentiel interatomique ou intermoléculaire, et il a été démontré que des potentiels interatomiques plus raides conduisent à des liquides plus fragiles.
Théorie du couplage de modes
La dynamique microscopique aux viscosités faibles à modérées est abordée par une théorie du couplage de modes , développée par Wolfgang Götze et ses collaborateurs depuis les années 1980. Cette théorie décrit un ralentissement de la relaxation structurale au refroidissement vers une température critique Tc, typiquement située à 20 % au-dessus de Tg.
Notes et sources
Livres de texte
- Götze,W (2009) : Dynamique complexe des liquides formant le verre. Une théorie du couplage de modes. Oxford : Oxford University Press.
- Zarzycki, J (1982) : Les Verres et l'état vitreux. Paris : Masson. Également disponible en traductions anglaises.
Les références
- ^ Zarzycky (1982), p.219 222
- ^ Ce n'est pas le point de fusion de la phase cristalline concurrente. Ce point de fusion est plutôt appelé température de liquidus ; il est d'environ 1000..1040 deg C en verre sodocalcique.
- ^ JT Littleton, J. Am. Céram. Soc., 18, 239 (1935).
- ^ MI Ojovan, NOUS Lee. La fragilité des fusions d'oxydes en tant que paramètre thermodynamique. Phys. Chem. Lunettes, 46, 7-11 (2005).
- ^ Krausser, J.; Samwer, K.; Zaccone, A. (2015). "La douceur de la répulsion interatomique contrôle directement la fragilité des fontes métalliques en surfusion" . Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis . 112 (45) : 13762-13767. doi : 10.1073/pnas.1503741112 . PMC 4653154 . PMID 26504208 .