Líquido viscoso
En la física de la materia condensada y la química física , los términos líquido viscoso , líquido sobreenfriado y líquido formador de vidrio a menudo se usan indistintamente para designar líquidos que son al mismo tiempo altamente viscosos (ver Viscosidad de materiales amorfos ), pueden ser o son sobreenfriados y capaces para formar un vaso .
Las propiedades mecánicas de los líquidos formadores de vidrio dependen principalmente de la viscosidad. Por lo tanto, los siguientes puntos de trabajo se definen en términos de viscosidad. La temperatura se indica para el vidrio sodocálcico industrial : [1]
En una clasificación muy extendida, debida al químico Austen Angell , un líquido formador de vidrio se llama fuerte si su viscosidad obedece aproximadamente a una ley de Arrhenius (log η es lineal en 1/ T ). En el caso contrario de comportamiento claramente no Arrhenius, el líquido se denomina frágil . Esta clasificación no tiene relación directa con el uso común de la palabra "fragilidad" para referirse a la fragilidad . El flujo viscoso en materiales amorfos se caracteriza por desviaciones del comportamiento tipo Arrhenius: la energía de activación de la viscosidad Q cambia de un valor alto Q H a bajas temperaturas (en estado vítreo) a un valor bajo Q La altas temperaturas (en estado líquido). Los materiales amorfos se clasifican de acuerdo con la desviación del comportamiento de tipo Arrhenius de sus viscosidades como fuertes cuando Q H -Q L <Q L o frágiles cuando Q H -Q L ≥ Q L . La fragilidad de los materiales amorfos se caracteriza numéricamente por la relación de fragilidad de Doremus R D =Q H /Q L . Los fundidos fuertes son aquellos con (R D -1) < 1, mientras que los fundidos frágiles son aquellos con (R D-1) ≥ 1. La fragilidad está relacionada con los procesos de ruptura de la unión de los materiales causados por las fluctuaciones térmicas. La ruptura de enlaces modifica las propiedades de un material amorfo de modo que cuanto mayor sea la concentración de enlaces rotos denominados configuraciones, menor será la viscosidad. Los materiales con una entalpía de formación de configuración más alta en comparación con su entalpía de movimiento tienen una relación de fragilidad de Doremus más alta, por el contrario, los materiales fundidos con una entalpía de formación de configuración relativamente más baja tienen una fragilidad más baja. [4] Más recientemente, la fragilidad se ha relacionado cuantitativamente con los detalles del potencial interatómico o intermolecular, y se ha demostrado que los potenciales interatómicos más pronunciados conducen a líquidos más frágiles. [5]
La dinámica microscópica a viscosidades bajas a moderadas se aborda mediante una teoría de acoplamiento de modos , desarrollada por Wolfgang Götze y colaboradores desde la década de 1980. Esta teoría describe una ralentización de la relajación estructural al enfriarse hacia una temperatura crítica Tc, normalmente situada un 20 % por encima de la Tg.
