关于结构弛豫介绍

[拼音]：jiegou chiyu

[外文]：structural relaxation

玻璃态结构在适当温度下的渐变过程。在高于软化温度(Tg)时，结构的变化几乎是瞬时的，以致玻璃总是保持着平衡状态。在低于转化温度(Tg)时，结构变化又非常缓慢，以致玻璃总是处于非平衡状态。只是在Tg和Ts这段转变温度范围内，随着时间的增加非平衡状态逐步趋向于平衡态。这种结构状态变化与时间的关系是玻璃内部某些原子或分子局部重排的结果，称为结构弛豫。它是存在于玻璃态物质（包括有机、无机氧化物和非氧化物、金属玻璃）中的一个普遍现象，发生在玻璃的形成过程、热处理过程以及使用和保存过程之中。

由于结构弛豫，玻璃的物理化学性质在很大程度上依赖于其热历史。在玻璃快速冷到室温后，它经常保持着玻璃在 Tg～Ts这段转变温度范围内某一温度的性质。A.Q.图尔在20世纪40年代，首先把这一温度称做假想温度Tf。并由假想温度引入与它相对应的物理－化学态来描述玻璃的结构。

图尔认为玻璃假想温度的变化速率正比于它对实际温度的偏离，反比于玻璃的粘度，而玻璃的粘度是实际温度和假想温度的函数，并提出一个与结构弛豫有关的方程：

式中t为时间，T为实际温度，k、g、h均匀常数。这就是图尔模型。它可以定性地解释热历史对许多玻璃性质的影响。

实际玻璃结构的弛豫过程是比较复杂的。应用一个单一的参量（假想温度Tf）还不能完全确定非平衡态玻璃的结构。实际玻璃的结构弛豫过程常呈现出较复杂的非指数式弛豫行为。70年代初，有人应用应力弛豫的数学处理来分析结构弛豫，提出了“多参量结构模型”。这个模型可以定量地描述不同历史玻璃性质的时间依从性。

参考书目

1. A.Q.Tool，Jour.Am.CeRam.Soc.，Vol.29，No.9，p.240，1946.