ガラス転移とは

分子レベルで結晶のように構造化されていないポリマーは、結晶物質とは異なる温度で状態を変化させます。 ガラス転移温度は、ポリマーの状態が変化する点です。 この温度を超える材料は一般に柔軟性が高く、低温の材料は分子が曲がったり、別の場所に容易に移動したりできないため壊れやすいです。 ガラス転移は、結晶に分子が配置されていない固体にのみ見られます。 これらはアモルファスと呼ばれ、ガラス、ゲル、薄膜が含まれます。

材料に応じて、ガラス転移点は異なる温度で発生しますが、これは熱容量に関連しています。 ゴムなどの一部の材料には、結晶性分子とアモルファス分子の両方があります。 1つのオブジェクト内のそれぞれの温度は異なる場合があります。 結晶ベースの構造は特定の温度で融解しますが、両方の種類の分子を含む構造は長時間にわたって流れる傾向があります。 アモルファス成分は1つの温度で強い場合がありますが、結晶性分子はすでに相転移している場合は溶融状態になっている可能性があります。

ガラス転移は、温度上昇を吸収する潜熱がないため、実際の融解とは異なります。 溶融物質とは異なり、遷移ポリマーは、遷移温度を超えると加熱し続けます。 それにもかかわらず、ポリマーの熱容量が増加するため、ポリマーが受けるプロセスは二次転移と呼ばれます。 結晶構造は代わりに熱を吸収し、融解している間は温度が上昇しません。

物理的に曲げる場合、ガラス転移点より下にあるオブジェクトはゴムのように曲がります。 また、分子結合が力に耐えるのに十分な強度がある場合、固体のままである可​​能性があります。 分子がそれほど強くないオブジェクトは、ガラス転移温度以下で破損または粉砕されます。 プラスチック製の車のダッシュボードとプラスチック製のパネルは、温度変化に対して同様の方法で反応することがよくあります。

アモルファス材料は、分子構造を変化させるために一定量の熱エネルギーを必要とします。 ガラス転移は、特定の材料の状態を変化させるのに必要なエネルギーに依存しています。 この現象は、明らかではないため、融解とは異なります。 材料は、力が加えられない限り、ガラス転移後に関連する特性を表示しないことがよくあります。 しかし、融解は視覚的に明らかであり、結晶氷が水に溶けて表面を容易に流れる場合など、より劇的な効果があります。