文档介绍：第2讲：玻璃形成学与玻璃结构
2. 形成玻璃的方法
1).熔体冷却法
熔体冷却法包括常规的熔体冷却和极端骤冷两种方法。
常规的熔体冷却法是目前工业生产普遍采用的方法。
，性质向SiO2玻璃变化。放射性材料例如复合氧化铀矿物，受到自身放射性辐照而无序化。
爆炸产生的数十万巴的强冲击波可使晶体无定形化。虽然晶体的外形保持不变，内部也没有物质的流动，但晶体格子受到破坏而形成玻璃。
陨石的冲击亦能形成非晶态材料，已发现月球表面覆盖有一层玻璃态材料。
与月球探险有关的玻璃研究（Apollo研究计划）目的之一就在于确定这些玻璃态材料是由火山喷发引起的还是由于受到连续不断的陨石冲击力作用而形成的。
长时间机械研磨，由于剪切力的作用可使晶体的有序性逐渐被破坏，最终也可形成非晶态固体。
此外，利用相互扩散作用也可制取非晶态材料。
4).溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法：首先形成溶胶，然后通过凝胶化使溶胶转变为凝胶，最后除去凝胶中的水分及有机物等液相并通过烧结除去固相残余物而制得玻璃。
-凝胶法获得不同材料的示意图
通常由金属醇盐作为先驱体，由水解反应获得溶胶，再通过缩聚反应形成凝胶，反应式可表示如下：
M（OR）n+nH2O=M(OH)n+nR(OH) (水解)
PM（OH）n =P[MOn]+(P-1)H2O (P大于或等于2) (缩聚)
例如，当2个Si（OH）4聚合时，有2Si（OH）4 =2[SiO4]+H2O,而当3个Si（OH）4聚合时，有3Si（OH）4 = 3[SiO4] +2H2O,上式中M可以是Si4+,也可以是Al3+、Ti4+、B3+、Zr4+、Y3+及Ca2+等离子。
优点:原料为液体，混合是分子级混合，可获得化学组成均匀的材料;低温下可形成网络结构，获得玻璃或陶瓷材料的烧结温度也就相对较低;可获得复杂形状的材料。
由于凝胶中往往含有大量水分及有机物，凝胶需经历干燥和烧结过程，在干燥和烧结过程中，凝胶容易开裂，这是特别需要注意的一个问题。
总之，获得玻璃或非晶态固体的方法很多，除前面介绍的四种方法外，通过阳极氧化及热分解也可以获得非晶态固体。
需要指出的是，由熔融法获得玻璃时，冷却速度是一个影响玻璃形成的外在因素。为了分析影响玻璃形成的种种因素，常从热力学、动力学和结晶化学方面寻找其内在联系。
从热力学观点看，玻璃处于介稳状态，有转变为稳定晶态的趋势。一般来说，如果同组成的玻璃体与晶体的内能差别大，则在不稳定过冷状态下，晶化倾向大，而形成玻璃的倾向小。
、晶体生长速率与过冷度的关系（如果ᅀT1=T1-T2, ᅀT2=T1-T3, 则有ᅀT1<ᅀT2）
熔体能否结晶主要取决于熔体过冷后能否形成新相晶核以及晶核能否长大成晶体。
前者如果是熔体内部自发成核，称为均态核化；
如果是由表面效应、杂质或引入晶核剂等各种因素支配的成核过程，则称为非均态核化。
核化以后，就决定于晶体能否长大。成核和晶体生长都需要时间，如果要从熔体冷却获得玻璃，必须要在熔点以下迅速冷却使之来不及析晶。
换句话说，玻璃的形成可以通过控制晶核生成速率（Iv）和晶体生长速度（v）来实现，这两个速率均与过冷度（ΔT=Tm-T）有关，Tm是熔点温度，T为过冷液体的实际温度。
总之，任何种类的玻璃形成物质，在熔点以下的温度保持足够长的时间都能析晶，形成玻璃的关键是熔体应该冷却多快以免出现可见的析晶。实验证明，当晶体混乱地分布于熔体中时，晶体的体积分数（Vβ/V）为10-6时，刚好为可探测出来的浓度。这样就可以根据公式Vβ/V=(π/3)Ivv3t4来估计防止一定的体积分数的晶体析出所必需的冷却速度。上式中Vβ为析晶的体积，V为熔体体积，Iv为晶核生成速率，v为晶体生长速度，t为时间。
为避免得到10-6体积分数的晶体，可根据上式通过绘制3T图（时间、温度、转变）曲线来估算必须采用的冷却速度。绘制3T图时，首先给定一个特定的结晶分数（Vβ/V），在一系列温度下计算出成核速率Iv和晶体生长速度v，并将Vβ/V、Iv、v代入上述公式求出对应的时间t；然后以过冷