Theoretische Betrachtung über die Zähigkeit von Gläsern

Abstract

Die Zähigkeitskurven vieler Gläser fallen näherungsweise zusammen, wenn den log η gegen das Verhältnis T_g/T aufträgt, wobei T_g die Transformationstemperatur bedeutet. Durch diesen Sachverhalt wird die Prüfung theoretisch abgeleiteter Zähigkeitsformeln wesentlich erleichtert. Nach einer kurzen Besprechung früherer molekular-statistischer Ansätze wird gezeigt, dass diese nicht in der Lage sind den Zähigkeitsverlauf zufriedenstellend wiederzugeben, weil bei einer Beschreibung der thermischen Platzwechselwahrscheinlichkeiten durch einen einfachen Boltzmann-Faktor der Form e^(-V/(kT)) die zwischen den Ionen vorhandene Kopplung nicht berücksichtigt wird. Anschließend wird eine kürzlich von Holzmüller unter Berücksichtigung von Kopplungseffekten abgeleitete allgemeine Beziehung geprüft. Bringt man den von Holzmüller zunächst formal angeführten Kopplungsgrad mit der temperaturbedingten Entflechtung des Glasnetzwerkes in Verbindung, so lässt sich eine auch quantitativ befriedigende Wiedergabe der experimentellen Beobachtungen erzielen. Unterhalb des Transformationspunktes ist mit eingefrorenem Kopplungsgrad zu rechnen; die Temperaturabhängigkeit der Zähigkeit und Leitfähigkeit ist hier nur durch die Temperaturabhängigkeit der Platzwechselwahrscheinlichkeit bedingt. Oberhalb des Transformationspunktes überlagert sich letzterer die Temperaturabhängigkeit des Vernetzungsgrades, was bei Messungen mit konstanten Aufheiz- bzw. Abkühlungsgeschwindigkeit zu einem Knickpunkt in den Eigenschaftskurven führt.