“Materiales vítreos o no cristalinos” 1. INTRODUCCIÓN A LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS * Introducción. * Definiciones. * Tipos de desorden. * Sólidos no cristalinos o amorfos y vidrios. 2. MÉTODOS DE PREPARACIÓN Y APLICACIONES DE LOS VIDRIOS Y LOS SÓLIDOS AMORFOS * Rápido enfriamiento del fundido. * “Melt spinning”. * Evaporación térmica. * Deposición química de vapor. * Amorfización inducida por presión. * Ejemplos de aplicaciones de los sólidos amorfos. 3. ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS * Difracción: la función de distribución radial. * El modelo de Zachariasen de la Red del Contínuo Aleatorio. * Orden a corto y medio alcance. Consecuencias de la falta de orden a largo alcance. 4. EL ESTADO VÍTREO Y LA TRANSICIÓN VÍTREA: ASPECTOS TERMODINÁMICOS Y CINÉTICOS * La transición vítrea: ¿Transición de fase en sentido termodinámico? * La Paradoja de Kauzmann. * Vidrios fuertes y vidrios frágiles: la clasificación de Angell. * El paisaje de energías.

 = G    1013 - 1014 poise * ¿ Qué es un sólido ? 1. INTRODUCCIÓN A LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS * ¿ Qué es un sólido ?  Un material que no fluye, es decir, su viscosidad será:   1013 - 1014 poise Ecuación de Maxwell para el tiempo de relajación “transversal”:  = G 

Tipos de desorden: desorden topológico desorden de spin desorden vibracional desorden substitucional

CRISTAL AMORFO

Differential Scanning Calorimetry Differential Thermal Analysis

Tabla representativa de diferentes sólidos amorfos, sus tipos de enlace químico y sus temperaturas de transición vítrea:

 Glow-discharge decomposition  Chemical vapor deposition 2. MÉTODOS DE PREPARACIÓN Y APLICACIONES DE LOS VIDRIOS Y LOS SÓLIDOS AMORFOS  Melt quenching  Splat cooling  Melt spinning  Thermal evaporation  Sputtering  Glow-discharge decomposition  Chemical vapor deposition  Sol-gel processes  Electrolytic deposition  Reaction amorphization  Irradiation  Pressure-induced amorphization  Solid-state diffusional amorphization

~ 10-3 K/s ~ 102 K/s ~ 105 K/s ~ 1010 K/s ~ 107 K/s melt quenching splat cooling thermal evaporation ~ 10-3 K/s ~ 102 K/s ~ 105 K/s ~ 1010 K/s ~ 107 K/s melt spinning

thermal evaporation sputtering glow-discharge decomposition

sol-gel processes

APLICACIONES DE LOS SÓLIDOS AMORFOS

xerografía

Continuous Random Network (Zachariasen, 1932) 3. ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS cristales amorfos a) A ; b) A2B3 Continuous Random Network (Zachariasen, 1932)

Función de distribución radial J (r) = 4 r 2  (r)

Geometría básica de los experimentos de difracción  = h c / E I (k)  = h / (2·m·E)1/2 k = (4 /  ) sen 

J (r) = 4 r 2  (r)

4. EL ESTADO VÍTREO Y LA TRANSICIÓN VÍTREA: ASPECTOS TERMODINÁMICOS Y CINÉTICOS

* ¿Es la transición vítrea una verdadera transición de fase termodinámica?  Tg depende de la velocidad de enfriamiento  Tg depende de la historia térmica

Relaciones de Ehrenfest El cociente de Prigogine-Defay debería ser =1 si fuera una transición de fase con un único parámetro de orden.

STRONG AND FRAGILE GLASS-FORMING LIQUIDS

THE KAUZMANN PARADOX EXCESO DE ENTROPÍA: TK

THE KAUZMANN PARADOX

THE ENERGY LANDSCAPE