玻璃的表面结构和性质

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玻璃与其他固体一样,表面质点的境遇不同于内部。表面形态、表面结构、表面化学组成同玻璃整体(bulk)存在着差异,这些差异将使表面性质发生变化,如化学组成的差异,使化学稳定性、光学性质和电学性质发生大的变化。而有些性质,如化学稳定性和强度,绝大部分取决于表面状态。近二十年来,随着表面测试技术的发展,六十年代以后的俄歇电子能谱(AES)、化学分析电子能谱(ESCA)、离子散射能谱仪(ISS),可以研究5~20A很薄的表面层;离子探针(IMA、SIMA、IMMA)、透射电子显微镜(TEM),测试深度为1000(?);扫描电镜(SEM)、电子探针(EPA、XMA)可测试到表面深度为15000(?),进行微观结构和表面形态的研究。用X射线光电子能谱仪(XPS),分析表面组成,绝对灵敏度可达10-18克,使表面结构和性质研究进一步深入。七十年代在日本召开的十届国际玻璃会议上发表了相当多的研究玻璃表面的论文,荷兰的《Journal of Non Crystalline Solids》1975年出版了Glass Surfaces专辑,十一、十二届国际玻璃会议也有不少表面方面的研究报告,十二届会议上的157篇论文中有15篇是关于表面和化学稳定性的……这些说明玻璃表面在整个玻璃领域中的重要性。研究表面的目的,在于利用表面活性(作为生物玻璃、触媒载体等)及进行表面改性(涂层、离子交换、复合材料等)。表面改性比整体玻璃改性工艺简单、成本低,今后将成为玻璃中一个重要的工艺过程。
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