改性氧化物玻璃的热导率由模态相变决定

玻璃的热导率在理论上比晶体材料更难描述。正因如此，对于改性氧化物玻璃（即向网络形成玻璃中添加其他氧化物如碱金属氧化物以打破网络并改变弹性和热性质的玻璃），其热导率的根本理解仍然极为匮乏，尽管改性玻璃占已知玻璃的绝大多数。本工作研究了一组典型的钠硅酸盐玻璃 $x\text{Na}_2\text{O}\text{-}(100\text{-}x)\text{SiO}_2$。模态贡献分析揭示了随 $\text{Na}_2\text{O}$ 含量增加，振动局域化增强，振动有序度降低，模态对热导率的贡献总体下降。我们发现钠振动的振动相位（声学相与光学相）相对于网络形成硅和氧物种而言相对无序，这解释了 $\text{Na}_2\text{O}$ 含量增加为何会降低热导率。本工作为玻璃态热传递的基本原理以及热传导与玻璃模态特性之间的相互关系提供了新的认识。