| 玻璃化轉變 | 定義、現象、測量 | 影響因素 | 應用 |
|---|---|---|---|
| 定義 | 非晶態或半晶態材料隨温度升高而逐漸從剛硬脆弱的玻璃態轉變為柔軟可撓的橡膠態的過程中，這種可逆轉變 | ||
| 現象 | 體積膨脹、熱容連續變化、黏度劇烈變化 | ||
| 測量 | 差示掃描量熱法 (DSC)、膨脹法 | 冷卻速率、加熱速率 | |
| 影響因素 | 分子結構、自由體積、温度 | 冷卻速率、結晶度 | 聚合物加工、金屬加工 |
| 應用 | 塑膠製品的韌性與熱穩定性、玻璃器皿生產、金屬加工 |
詳細説明：
玻璃化轉變的定義
玻璃化轉變是物質在温度變化過程中經歷的物理相變， 發生在材料從玻璃態轉變為橡膠態之間或 vice versa。
玻璃化轉變的現象
在玻璃化轉變温度附近，材料的體積、熱容量和黏度會出現劇烈的變化。材料的體積會膨脹，熱容會從固態增加到液態，黏度則會從固態增加到液態。
玻璃化轉變的測量
差示掃描量熱法 (DSC)：
對樣品施加熱量，並監測加熱過程中釋放或吸收的熱量。玻璃化轉變過程中會出現熱流變化，可用來確定玻璃化轉變温度。
膨脹法：
測量材料在加熱或冷卻過程中體積的變化。玻璃化轉變温度對應於膨脹曲線上的拐點。
影響玻璃化轉變的因素
分子結構：
物料的分子結構會影響其自由體積和運動性。分子間的交聯和鍵合強度越大，玻璃化轉變温度就越高。
自由體積：
物質中未被分子佔據的空間稱為自由體積。自由體積越大，分子能移動得越容易，玻璃化轉變温度就越低。
温度：
温度上升時，分子的運動性會增加，自由體積會增大。這將導致玻璃化轉變温度下降。
冷卻速率：
冷卻速率會影響材料的結晶度，進而影響玻璃化轉變温度。冷卻速率越快，結晶度越低，玻璃化轉變温度越低。
玻璃化轉變的應用
塑膠製品的韌性與熱穩定性：
塑膠的玻璃化轉變温度會影響其韌性耐熱性。
**玻璃器皿生產：**
控制玻璃化轉變温度是玻璃工藝的重要一步，可以確定玻璃的特性和成型。
**金屬加工：**
控制金屬的玻璃化轉變温度可以改進其強度和塑性。
玻璃轉化：由液態到固態的無序轉變
玻璃轉化是一個物理過程，液態物質在降温過程中過冷而不結晶，形成非晶態或玻璃態物質。這種過冷過程造成了玻璃轉化温度（Tg）的概念，物質在Tg以下被認為處於玻璃態。
玻璃轉化的機制
玻璃轉化發生在液態物質的冷卻速率超過其結晶速率時。當液體被冷卻時，其分子運動會變慢，允許它們更緊密地排列並形成結晶結構。然而，對於某些液體，冷卻速率可能過快，以至於分子無法有序排列，導致非晶態的結構。
玻璃轉化的特徵
玻璃態物質具有以下特徵：
| 特徵 | 描述 |
|---|---|
| 無序結構 | 分子排列隨機，缺乏長程有序性 |
| 高粘度 | Tg以下的玻璃態物質具有高粘度，導致其流動性差 |
| 脆性 | 玻璃態物質在Tg以下表現出脆性，易於斷裂 |
| 透明度 | 許多玻璃態物質具有透明性 |
| 絕緣性 | 玻璃態物質通常是電絕緣體 |
玻璃轉化的應用
玻璃轉化現象在許多領域都有應用，包括：
| 應用領域 | 範例 |
|---|---|
| 材料科學 | 玻璃、塑料、金屬玻璃 |
| 製藥 | 糖丸、賦形劑 |
| 食品工業 | 糖果、軟糖 |
| 墨水和塗料 | 印刷墨水、指甲油 |
玻璃轉化温度 (Tg)
ガラス転換温度（Tg）是液體過冷而不結晶形成玻璃態時，物質的温度。Tg取決於以下因素：
- 液體的組成
- 冷卻速率
- 壓力
影響玻璃轉化的因素
影響玻璃轉化的因素包括：
| 因素 | 説明 |
|---|---|
| 液體組成 | 液體的成分和分子結構會影響其結晶傾向 |
| 冷卻速率 | 冷卻速率過快會抑制結晶，促進玻璃轉化 |
| 壓力 | 壓力會影響分子的排列方式，從而影響玻璃轉化 |
| 雜質 | 雜質的存在可以降低液體的結晶傾向，從而促進玻璃轉化 |
結語
玻璃轉化是一個常見的物理過程，涉及液態物質在冷卻過程中形成非晶態物質。玻璃態物質具有獨特的特徵，並在各種應用中發揮著作用。瞭解玻璃轉化機制和影響因素對於在材料設計和製造中控制玻璃態物質的性質至關重要。
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玻璃化轉變温度_百度百科
何謂玻璃轉化温度(Tg, Glass Transition Temperature)