Stellt die Glastür des Kühlschranks hohe Anforderungen an Glas? Schauen wir uns einige Eigenschaften von Glas an: Isotrope Gläser haben unregelmäßige Molekülanordnungen und räumlich statistisch homogene Moleküle. Im Idealfall sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines homogenen Glases (wie Brechungsindex, Härte, Elastizitätsmodul, Wärmeausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit etc.) in allen Richtungen gleich. Es gibt keinen festen Schmelzpunkt, und da Glas eine amorphe Mischung ist, gibt es keinen festen Siedepunkt.
Der Übergang von Glas von fest zu flüssig erfolgt in einem bestimmten Temperaturbereich (dh Erweichungstemperaturbereich), der sich von Kristallmaterialien unterscheidet und keinen festen Schmelzpunkt hat. Die Erweichungstemperaturskala ist TG-T1, TG ist die Übergangstemperatur, T1 ist die Liquidustemperatur, und die entsprechenden Viskositäten sind 1013,4 DPA·s bzw. 104–6 dpa·s.
Metastabile glasartige Materialien werden üblicherweise durch schnelles Abkühlen der Schmelze erhalten.
Wenn sie von einem geschmolzenen Zustand in einen glasartigen Zustand übergehen, steigt die Viskosität während des Abkühlens dramatisch an, und die Teilchen haben keine Zeit, sich regelmäßig anzuordnen, um Kristalle zu bilden, ohne die latente Kristallisationswärme freizusetzen. Daher ist die innere Energie des glasartigen Materials höher als die des kristallinen Zustands, und seine Energie liegt zwischen dem geschmolzenen Zustand und dem kristallinen Zustand, der zum metastabilen Zustand gehört.
Aus mechanischer Sicht befindet sich Glas in einem instabilen hochenergetischen Zustand, beispielsweise besteht die Tendenz, in einen niederenergetischen Zustand überzugehen, dh es besteht die Tendenz zur Kristallisation.
Daher ist Glas ein metastabiles festes Material. Die Änderung physikalischer und chemischer Eigenschaften erfolgt kontinuierlich und schrittweise. Dies unterscheidet sich offensichtlich vom Kristallisationsprozess der Schmelze.
Während des Kristallisationsprozesses treten neue Phasen auf, und viele Eigenschaften ändern sich plötzlich nahe dem Kristallisationstemperaturpunkt. Glasartige Materialien aus einem geschmolzenen Zustand in einen festen Zustand werden über einen weiten Temperaturbereich hergestellt. Durch allmähliches Absenken der Temperatur steigt die Viskosität der Glasschmelze allmählich an und bildet ein festes Glas, es bilden sich dabei aber keine neuen Phasen.
Im Gegensatz dazu ist der Prozess des Erhitzens und Schmelzens von Glas ebenfalls schrittweise.