1. 研究目的与意义（文献综述）

玻璃以其优异的力学及光学性能，在材料领域一直占据着重要的地位。以钠钙硅为主要成分的传统玻璃有着长达几千年的历史，其运用到人类生活的方方面面，随着工业的发展和人类需求的多样化，新型的玻璃材料层出不穷。但是，相对于晶体材料，玻璃的形成和结构依然存在许多问题亟待解决。了解玻璃形成过程中的强弱转变机理对有效模拟生产过程、预测材料结构与理化性能具有非常重要的意义。目前，人们已经有了大量关于玻璃体系结构与动力学的知识积累，并且已经确定了两者之间存在一定程度的关联^[1,2]。但是玻璃形成体从高温区(tm附近)到低温区(tg附近)的动力学上急剧变化与与结构上的哪些性质相对应还没有确定的结论^[3]。

玻璃材料在高温下的粘度特性，是反映玻璃及其熔体的动力学性质及玻璃强弱性的重要参数之一。玻璃形成体从高温熔融态冷却到过冷态的过程中，如果我们选择一个合适的降温速率，玻璃形成体将会穿过析晶区域并最终形成玻璃，同时，其粘度将发生几个数量级的剧增，通常将达到10¹²pa·s^[4,5]。agell提出了通过脆性指数m来描述液体的动力学特性，并将液体分为“强”和“弱”两类，相对小的脆性指数对应强液体。但是有人发现存在一些玻璃形成体在冷却过程中，并没有展现出典型的强或弱的单一的动力学特性，而是展现出一种由弱液体到强液体的转变^[6]，称为强弱转变。在这一突变过程中，必然伴随着熔体结构的转变，因此，探索引起这一转变的微观机制，具有非常重要的意义。

由于钙和铝是地壳中含量最多的几种元素之一，原料储量丰富，经济易得，其矿物相被广泛用于高温耐火材料和高铝水泥中，而且cao-al₂o₃二元系统能够形成玻璃，这使得cao-al₂o₃二元体系具有广泛的应用^[7-8]，如红外光学器件、激光器和光学存储材料中等等。众所周知，玻璃的形成能力并不完全取决于组成，还与冷却速率密切相关，如果冷却速度足够快，任何物质都能形成玻璃，随着气动悬浮装置的应用，有效地避免了异相成核，增强xcao-(1-x)al₂o₃液体的玻璃形成能力，使得xcao-(1-x)al₂o₃二元系的成玻范围能够扩展到0.37 (ca2) lt; x lt; 0.83 (c5a)的范围，获得了宽的组成范围的样品后，我们将可以通过气动悬浮装置测得相关数据 ，以此来证实其玻璃转变过程中是否存在强弱转变，结合结构转变的相关理论分析其在玻璃转变过程中存在的强弱转变的微观机理，这对于丰富玻璃转变的相关理论，指导开发新型玻璃材料有着十分重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

以cao-al₂o₃二元体系玻璃为研究对象，主要研究内容包括：

1. cao-al₂o₃二元体系玻璃原料制备方法设计和优化；

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   3. 研究计划与安排

   第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

   第4－8周：按照设计方案，利用气动悬浮技术制备氧化物玻璃材料，并进行相关处理。

   第9-12周：利用气动悬浮装置测玻璃样品高温段的粘温特性曲线，dsc测试拟合低温粘度；利用xrd、nmr、raman等研究结构信息等。

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   4. 参考文献（12篇以上）

   1. widmer-cooper,a.;harrowell,p.phys.rev.lett.2006,96,185701

   2. widmer-cooper,a.;perry,h.; harrowel,p.;reichman,d.r.nat.phys.2008,4,711.

   3. 李艳伟, 孙昭艳, 安立佳. 玻璃与玻璃化转变[j]. 大学化学, 2016, 31(3):1-10.

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