Vidrios No Cristalinos

“Materiales vítreos o no cristalinos”

1. INTRODUCCIÓN A LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS

* Introducción.* Definiciones.* Tipos de desorden.* Sólidos no cristalinos o amorfos y vidrios.

2. MÉTODOS DE PREPARACIÓN Y APLICACIONES DE LOS VIDRIOS Y LOS SÓLIDOS AMORFOS

* Rápido enfriamiento del fundido.* “Melt spinning”.* Evaporación térmica.* Deposición química de vapor.* Amorfización inducida por presión.* Ejemplos de aplicaciones de los sólidos amorfos.

3. ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS

* Difracción: la función de distribución radial.* El modelo de Zachariasen de la Red del Contínuo Aleatorio.* Orden a corto y medio alcance. Consecuencias de la falta de orden a largo alcance.

4. EL ESTADO VÍTREO Y LA TRANSICIÓN VÍTREA: ASPECTOS TERMODINÁMICOS Y CINÉTICOS

* La transición vítrea: ¿Transición de fase en sentido termodinámico?* La Paradoja de Kauzmann.* Vidrios fuertes y vidrios frágiles: la clasificación de Angell. * El paisaje de energías.

1. INTRODUCCIÓN A LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS

* ¿ Qué es un sólido ?

Un material que no fluye, es decir, su viscosidad será:

1013 - 1014 poise

Ecuación de Maxwell para el tiempo de relajación “transversal”:

= G

Tipos de desorden:

desorden topológico desorden de spin

desorden vibracionaldesorden substitucional

CRISTAL AMORFO

Differential Scanning Calorimetry

Differential Thermal Analysis

Tabla representativa de diferentes sólidos amorfos,sus tipos de enlace químico y sus temperaturas de transición vítrea:

2. MÉTODOS DE PREPARACIÓN Y APLICACIONES DE LOS VIDRIOS Y LOS SÓLIDOS AMORFOS

Melt quenching Splat cooling Melt spinning Thermal evaporation Sputtering Glow-discharge decomposition Chemical vapor deposition Sol-gel processes Electrolytic deposition Reaction amorphization Irradiation Pressure-induced amorphization Solid-state diffusional amorphization

melt quenching splat cooling thermal evaporation

melt spinning

~ 10-3 K/s ~ 102 K/s ~ 105 K/s ~ 1010 K/s

~ 107 K/s

thermal evaporation

sputtering

glow-discharge decomposition

sol-gelprocesses

APLICACIONES DE LOS SÓLIDOS AMORFOS

xerografía

cristales amorfos

Continuous Random Network (Zachariasen, 1932)

3. ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS

a) A ; b) A2B3

Función de distribución radial

J (r) = 4 r 2 (r)

Geometría básica de los experimentos de difracción

k = (4 / ) sen

I (k)

= h c / E

= h / (2·m·E)1/2

J (r) = 4 r 2 (r)

4. EL ESTADO VÍTREO Y LA TRANSICIÓN VÍTREA:ASPECTOS TERMODINÁMICOS Y CINÉTICOS

* ¿Es la transición vítrea una verdadera transición de fase termodinámica?

Tg depende de la velocidad

de enfriamiento

Tg depende de la historia

térmica

Relaciones de Ehrenfest

p

Tg

CTV

dP

dTdSdS

21

T

Tg

dP

dTdVdV

21

12

T

pT

TV

CR

El cociente de Prigogine-Defay

debería ser =1 si fuera una transición de fase con un único parámetro de orden.

STRONG AND FRAGILE GLASS-FORMING LIQUIDS

THE KAUZMANN PARADOX

)(lnTdCSSmT

T

pF

EXCESO DE ENTROPÍA:

crystalglassliquid SSS /

0)( KTTSTK

THE KAUZMANN PARADOX

THE ENERGY LANDSCAPE