《材料表面与界面》课程教学资源（PPT课件）第4章 无机非金属材料的表界面 4.2 玻璃表界面

4.2玻璃表界面

4.2 玻璃表界面

4.2玻璃表界面 广义包括：无机玻璃和有机 玻璃两大类。这里指无机玻 璃。 Corbis.com 定义：介于晶态和液态之间 的一种特殊状态，由熔融体 过冷而得，其内能和构形熵 高于相应的晶态，其结构为 短程有序和长程无序

4.2 玻璃表界面 广义包括：无机玻璃和有机 玻璃两大类。这里指无机玻 璃。 定义：介于晶态和液态之间 的一种特殊状态，由熔融体 过冷而得，其内能和构形熵 高于相应的晶态，其结构为 短程有序和长程无序

4.2.1玻璃的表界面与性质 玻璃表面分为清洁表面 和实际表面两种类型。清洁 表面是经过特殊处理并保持 在10-910-4Pa超真空下，沾 污少得不能用一般表面分析 探测的表面。实际表面是暴 露在未加控制的大气环境中 的玻璃表面

4.2.1玻璃的表界面与性质 玻璃表面分为清洁表面 和实际表面两种类型。清洁 表面是经过特殊处理并保持 在10-9～10-4Pa超真空下，沾 污少得不能用一般表面分析 探测的表面。实际表面是暴 露在未加控制的大气环境中 的玻璃表面

图4-9玻璃表面、亚表面层、近表面示意图 ←-100nmi-→ 表 气态 面层 近表面层 固态 界面

图4-9玻璃表面、亚表面层、近表面示意图

1、玻璃的表面结构 当玻璃从高温成型冷却到室温，或断裂出现新- 表面时，表面就会存在不饱和键，或称断键。 D中心（不足氧单元），此基团带 正电荷，即： [S4+(O2/2)3]+或(S4+(O152-)）片 E中心（过剩氧单元），此基团带 负电荷，即： [S4+(02-/2)3O2]或(Si4+(02.52-)

1、玻璃的表面结构 当玻璃从高温成型冷却到室温，或断裂出现新 表面时，表面就会存在不饱和键，或称断键。 D中心（不足氧单元），此基团带 正电荷，即： [Si4+(O2- /2)3 ] +或(Si4+(O1.5 2- ) + E中心（过剩氧单元），此基团带 负电荷，即： [Si4+(O2- /2)3 O2- ] -或(Si4+(O2.5 2- ) -

图4-10石英晶体断裂表面结构(a)和石 英玻璃断裂表面结构(b) ,断裂面 断裂面 D

图4-10 石英晶体断裂表面结构(a)和石 英玻璃断裂表面结构(b)

▣ 一 般认为通过吸附大气中活性分子的途径来 降低表面能是比较合理的。 口大气中最普遍的活性介质是水，玻璃表面的 不饱和键，能够快速吸附大气中的水。并且 和吸附的水分子反应，形成各种羟基团

 一般认为通过吸附大气中活性分子的途径来 降低表面能是比较合理的。  大气中最普遍的活性介质是水，玻璃表面的 不饱和键，能够快速吸附大气中的水。并且 和吸附的水分子反应，形成各种羟基团

个 H 单羟基 双羟基 闭合羟基团 ▣ 单羟基：3747cm-1,双羟基：3743cm-1 和3751cm-1,闭合羟基团：3665cm-1 研羟基团 铝羟基团 碳羟基团

 单羟基:3747 cm-1，双羟基:3743 cm-1 和3751 cm-1，闭合羟基团:3665 cm-1

表 0.5m 0

2、玻璃表界面的化学组成 玻璃表界面的化学组成与玻璃主体的化学组成 有一定的差异，即沿着玻璃表面垂直方向的各组成 含量不是恒值，也就是说组成随深度变化而变化。 造成玻璃表面与主体组成上的差异，主要是由熔 制、成形、热加工以及玻璃表面受大气、水和其他 溶液侵蚀等不同原因造成的。 如常用的玻璃成分中的Na+,B3+是容易挥发的

玻璃表界面的化学组成与玻璃主体的化学组成 有一定的差异，即沿着玻璃表面垂直方向的各组成 含量不是恒值，也就是说组成随深度变化而变化。 造成玻璃表面与主体组成上的差异，主要是由熔 制、成形、热加工以及玻璃表面受大气、水和其他 溶液侵蚀等不同原因造成的。 如常用的玻璃成分中的Na+ ，B3+是容易挥发的。 2、玻璃表界面的化学组成