玻璃转变表观活化能的诠释

玻璃黏度的温度依赖性是玻璃研究领域的重大关切。对阿伦尼乌斯定律的强烈偏离使得活化能的诠释变得困难。在本研究中，沿固体物理与化学中采用的类似思路，展示了对表观活化能的合理解释。与普遍认为玻璃根据 Vogel--Fulcher--Tammann 公式在参考温度 $T_{0}$ 发生相变的观点相反，本工作将玻璃转变温度 $T_{g}$ 处观察到的转变视为从液相到固相的相变。玻璃的一个显著特征是能垒在宽度为 $\Delta T_{g}$ 的转变范围内显著变化。能垒的这一变化改变了表观活化能构成阿伦尼乌斯形式的方式。对已有实验数据的分析表明，实际能垒显著小于表观活化能，且重要的是，所得数值处于化学键预期能量的合理范围内。表观活化能的高估取决于比值 $T_{g}/\Delta T_{g}$，这解释了强玻璃和脆玻璃两类玻璃的存在。脆性可被重新诠释为从高温接近 $T_{g}$ 时能垒增加程度的标志。由于在 $T_{g}$ 以下未观察到黏度发散，故不太可能在 $T_{0}$ 发生转变。