(11)--4.6常见玻璃类型无机材料科学基础.ppt

1、石英玻璃：石英玻璃是由[SiO4]四面体以顶角相连而组成的三维网络，Si的配位数为4，O的配位数为2，Si－O键长为0.162nm,O－O键长为0.265nm;与晶体石英的差别：;2、玻璃的结构参数：;表3－8中O/Si比对硅酸盐网络结构的影响。;O;Si;R＝O/Si比，即玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比。;（1）石英玻璃(SiO2)Z=4R=2

X=2×2－4＝0Y＝2(4-2)=4;(5)10molNa2O·8%molCaO·82%molSiO2

Z＝4

R＝(10+8+82×2)/82=2.22

X=0.44Y=3.56

;注意:;3;Y是结构参数。玻璃的很多性质取决于Y值。Y2时硅酸盐玻璃就不能构成三维网络。;220;硅酸盐玻璃与硅酸盐晶体结构上显著的差别：;(3)晶体中，只有半径相近的阳离子能发生互相置换，玻璃中，只要遵守静电价规则，不论离子半径如何，网络变性离子均能互相置换。在玻璃中析出晶体时也有这样复杂的置换。;4.6.2硼酸盐玻璃;氧化硼玻璃的结构：;B－O键能498kJ/mol,比Si－O键能444kJ/mol大，但因为B2O3玻璃的层状或链状结构的特性，任何[BO3]附近空间并不完全被三角体所充填，而不同于[SiO4]。;一般说纯B2O3玻璃实用价值小。但B2O3是唯一能用来制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃，而且是其它材料不可取代的。;瓦伦对Na2O-B2O3玻璃的研究发现当Na2O由10.3mol%增至30.8mol%时，B－O间距由0.137nm增至0.148nm,[BO3]?[BO4],核磁共振和红外光谱实验也证实如此。;[BO3]变成[BO4]，多面体之间的连结点由3变4，导致玻璃结构部分转变为三维的架状结构，从而加强了网络，并使玻璃的各种物理性质变好，这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随R2O或RO加入量的变化规律相反，所以称为“硼反常”。;下图表示二元钠硼酸盐玻璃中Ob数、热膨胀系数α、和Tg温度与Na2O含量mol%的变化。;硼反常使性质——组成变化曲线上出现极大值或极小值，其实质是硼氧配位体中四面体与三角体相对含量变化所产生的，CN＝4的B原子数目不能超过由玻璃组成所决定的某一限度。;硼硅酸盐玻璃的实际用途:;(5)含硼的稀土金属玻璃在光学方面也有重要应用。