“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