碱硅酸盐玻璃的表面性质：修饰子的影响
无序系统与神经网络
2023-07-12 v1 材料科学
摘要
利用大规模分子动力学模拟，我们研究了含 25 mol% 碱氧化物的锂、钠和钾硅酸盐玻璃的表面性质。对两类表面——熔体形成表面（MS）与断裂表面（FS）——的比较表明，碱修饰子对表面性质的影响强烈依赖于表面性质本身。FS 显示修饰子浓度随碱尺寸增大单调增加，而 MS 在从 Na 到 K 玻璃时呈现碱浓度饱和，表明存在两种影响 MS 性质的竞争机制。对于 FS，我们发现较大碱离子降低了低配位 Si 原子浓度并增加了两元环比例，意味着表面化学反应性增强。对两类表面，粗糙度均随碱尺寸增大而增加，且 FS 效应比 MS 更显著。表面的高度—高度关联函数显示与所考虑碱种类无关的标度行为：MS 的关联函数与冻结毛细波理论预言相容，而 FS 的关联函数呈对数增长，即在纳米尺度这些表面并非自仿射分形。修饰子对表面性质的影响通过涉及离子尺寸、键强与表面电荷平衡等多因素相互作用得以解释。
引用
@article{arxiv.2304.10781,
title = {Surface properties of alkali silicate glasses: Influence of the modifiers},
author = {Zhen Zhang and Simona Ispas and Walter Kob},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.10781},
year = {2023}
}