Wasserabgabe- und Kristallisationsverhalten von Silicatgläsern und -schmelzen

• Applicant: Dr. Ralf Müller
• Subject Area: Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 1997 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5301504

Im ersten Projektabschnitt wurde gezeigt, daß für die Bindung der Wasserspezies in das Netzwerk von Silicatgläsern und -schmelzen gerine Bindungsenergien Ew kTg vorherrschen und eine (im Rahmen der Meßgenauigkeit) vollständige Wasserabgabe im Vakuum (Vakuumheißextraktion, VHE) bereits bei Temperaturen unter Tg möglich ist. Die Wasserabgabe erfolgt unter den gewählten experimentellen Bedingungen im wesentlichen über Diffusionsprozesse (transportkinetisch1 kontrolliert) und ist nicht durch Schwelltemperaturen oberhalb Tg limitiert, wie das aus der häufig spontan einsetzenden Blasenbildung oder der verstärkten Wasserabgabe im Verlauf von Kristallisationsprozessen vermutet werden könnte. Die Kinetik der isothermen Wasserabgabe kann im Anfangsstadium (großer Teil des Gesamtwassergehaltes) befriedigend durch einfache Diffusionsmodelle beschrieben werden. Die bisherigen Untersuchungen lassen jedoch auch die Existenz eines verschieden großen Anteils weniger mobiler Wasserspezies sowie Einflüsse struktureller Relaxationsprozesse vermuten. Im zweiten Projektabschnitt ist geplant, durch Untersuchungen zur Wasserabgabekinetik die gleichzeitige Existenz verschieden mobiler Wasserspezies nachzuweisen und Informationen über ihre Einbindung und Mobilität zu erhalten. Dazu sollen Gläser mit unterscheidlichem NBO-Gehalt, Hohlraumvolumen und verschieden starker lokaler Strukturrelaxation (abhängig von der Zeit und von der Temperatur der Wassereinbindung) untersucht werden. Die Ergebnisse sollen vor dem Hintergrund bekannter Strukturmodelle und hinsichtlich eigener Vorstellungen zum Eigenbau und zur Transportkinetik des Wassers im Glas diskutiert werden. Ergänzend soll der beobachtete transportkinetische Einfluß der Kristallisation auf die Wasserabgabe charakterisiert werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Wolfgang A. Schiller