Что такое стеклянный переход?

Полимеры, которые не структурированы как кристаллы на молекулярном уровне, изменяют состояние с температурой иначе, чем кристаллические вещества. Температура стеклования - это точка, в которой полимер претерпевает изменение состояния. Материалы выше этой температуры, как правило, более гибкие, а те, что при более низких температурах, хрупкие, потому что молекулы не могут согнуться или легко перемещаться в разные места. Стеклование наблюдается только в твердых телах, в которых молекулы не расположены в виде кристаллов; они называются аморфными и включают стекло, гели и тонкие пленки.

В зависимости от материала, точка стеклования возникает при различной температуре, что связано с его теплоемкостью. Некоторые материалы, такие как каучук, имеют как кристаллические, так и аморфные молекулы. Температура для каждого в одном объекте может быть разной. Структуры на основе кристаллов плавятся при определенной температуре, но структуры с молекулами обоих типов имеют тенденцию течь в течение длительных периодов времени. Аморфные компоненты могут быть прочными при одной температуре, тогда как кристаллические молекулы могут находиться в расплавленном состоянии, если они уже прошли фазовый переход.

Стеклование отличается от фактического плавления, потому что нет никакого скрытого тепла, чтобы поглотить повышение температуры. В отличие от плавящегося вещества, переходный полимер будет продолжать нагреваться при пересечении температуры перехода. Тем не менее, теплоемкость полимера возрастает, поэтому процесс, которому он подвергается, называется переходом второго порядка. Кристаллические структуры вместо этого поглощают тепло и не повышают температуру, пока они тают.

Если бы он был физически согнут, объект изогнулся бы как кусок резины, когда он находится ниже точки стеклования. Он также может оставаться твердым, если молекулярные связи достаточно прочны, чтобы противостоять силе. Объекты с не такими сильными молекулами будут разрушаться или разрушаться при температуре ниже температуры стеклования. Пластиковые автомобильные панели, а также пластиковые бочки часто реагируют аналогичным образом на изменения температуры.

Аморфные материалы требуют определенного количества тепловой энергии, чтобы изменить их молекулярную структуру. Стеклование зависит от энергии, необходимой для изменения состояния конкретного материала. Это явление отличается от таяния еще и потому, что оно не так очевидно. Материалы часто не проявляют связанных свойств после стеклования, если к ним не приложена сила. Таяние, однако, является визуально очевидным и имеет более драматический эффект, например, когда кристаллический кубик льда тает в воду, которая легко течет по поверхности.