Viskose Flüssigkeit

Hauptartikel: Zerbrechlichkeit

In einer weit verbreiteten Klassifizierung, die auf den Chemiker Austen Angell zurückgeht, wird eine glasbildende Flüssigkeit als stark bezeichnet, wenn ihre Viskosität annähernd einem Arrhenius-Gesetz folgt (log η ist linear in 1/T ). Im gegenteiligen Fall, d. h. wenn die Viskosität eindeutig nicht dem Arrhenius-Gesetz entspricht, wird die Flüssigkeit als zerbrechlich bezeichnet. Das viskose Fließen in amorphen Materialien ist durch Abweichungen vom Arrhenius-Verhalten gekennzeichnet: Die Aktivierungsenergie der Viskosität Q ändert sich von einem hohen Wert QH bei niedrigen Temperaturen (im glasartigen Zustand) zu einem niedrigen Wert QL bei hohen Temperaturen (im flüssigen Zustand). Amorphe Materialien werden entsprechend der Abweichung ihres Viskositätsverhaltens vom Arrhenius-Typ entweder als fest eingestuft, wenn QH-QL<QL oder als zerbrechlich, wenn QH-QL≥QL. Die Zerbrechlichkeit von amorphen Materialien wird numerisch durch das Doremus-Zerbrechlichkeitsverhältnis RD=QH/QL charakterisiert. Starke Schmelzen sind solche mit (RD-1) < 1, während zerbrechliche Schmelzen solche mit (RD-1) ≥ 1 sind. Die Zerbrechlichkeit hängt mit den durch thermische Fluktuationen verursachten Bindungsaufbrüchen der Materialien zusammen. Das Brechen von Bindungen verändert die Eigenschaften eines amorphen Materials, so dass die Viskosität umso geringer ist, je höher die Konzentration der gebrochenen Bindungen, die als Konfiguronen bezeichnet werden, ist. Materialien mit einer höheren Konfigurationsbildungsenthalpie im Vergleich zu ihrer Bewegungsenthalpie haben ein höheres Doremus-Zerbrechlichkeitsverhältnis, umgekehrt haben Schmelzen mit einer relativ niedrigeren Konfigurationsbildungsenthalpie eine geringere Zerbrechlichkeit.

In jüngerer Zeit wurde die Zerbrechlichkeit quantitativ mit den Details des interatomaren oder intermolekularen Potenzials in Verbindung gebracht, und es wurde gezeigt, dass steilere interatomare Potenziale zu zerbrechlicheren Flüssigkeiten führen.

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