机械、热、化学强化Na的结构性调查gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-CaO-AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}眼镜gydF4y2B一个

1介绍gydF4y2B一个

眼镜的容易调谐特性使他们非常有用对于许多应用程序(gydF4y2B一个谢尔比,2005gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Axinte 2011gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Zanotto Mauro, 2017gydF4y2B一个)。然而,一个高脆性与玻璃(一个缺点gydF4y2B一个手Tadjiev, 2010gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Wondraczek et al ., 2011gydF4y2B一个),这通常是减轻通过增加玻璃厚度在许多应用程序中。除了改善回收过程(gydF4y2B一个卡尔和金,2017年gydF4y2B一个),一个更可持续的利用薄但强眼镜减少原材料的数量以及前兆和产品的运输成本。有几个选项的改进,如加强玻璃和增加其抗裂性(gydF4y2B一个Wondraczek et al ., 2011gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Januchta et al ., 2017gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson Wondraczek, 2021gydF4y2B一个)。例如,可以提高玻璃强度通过防护涂料或引入gydF4y2B一个残余压应力gydF4y2B一个(RCS)表面(gydF4y2B一个Musil et al ., 2002gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson et al ., 2010gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Wondraczek et al ., 2011gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Varshneya et al ., 2022gydF4y2B一个)。RCS可以实现通过传统的热回火或化学强化(gydF4y2B一个Wondraczek et al ., 2011gydF4y2B一个;gydF4y2B一个总值2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson Wondraczek, 2021gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

化学强化通常被称为gydF4y2B一个离子交换增强gydF4y2B一个因为它通常包括替换小(碱金属)阳离子物种的引入从熔盐(gydF4y2B一个Wondraczek et al ., 2011gydF4y2B一个;gydF4y2B一个总值2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson Wondraczek, 2021gydF4y2B一个),比如李gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}或NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}替换由KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}。的阳离子size-mismatch形成压应力,玻璃结构,随后松了一口气的快速弛豫过程,后跟一个慢viscosity-dependent (gydF4y2B一个Varshneya 2016gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Macrelli et al ., 2019gydF4y2B一个)。因此,离子交换加强执行过程温度或低于周围gydF4y2B一个应变点gydF4y2B一个(玻璃粘度fixpoint日志gydF4y2B一个_{10gydF4y2B一个}η= 14.5 dPa)。一些化学强化过程涉及多个连续离子交换过程,这有利于生产工程压力剖面与RCS控制配置文件(ESP)表面(gydF4y2B一个绿色et al ., 1999gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个加固。gydF4y2B一个(CS)眼镜现在广泛用于平板覆盖在手持电子设备(gydF4y2B一个Varshneya Bihuniak, 2018gydF4y2B一个)、制药墨盒(gydF4y2B一个Morandotti祖,2018gydF4y2B一个)和抗冲击窗户前面的高速火车,飞机,戒备森严的窗口(gydF4y2B一个谢赫et al ., 2020gydF4y2B一个);他们利用预计将扩大到各种建筑(gydF4y2B一个扎et al ., 2021gydF4y2B一个)、汽车(gydF4y2B一个雅各比,2018gydF4y2B一个),太阳能(gydF4y2B一个Allsopp et al ., 2020gydF4y2B一个),和灵活的光子学(gydF4y2B一个Macrelli et al ., 2020gydF4y2B一个)的目的。gydF4y2B一个

当前CS眼镜符合铝硅酸盐()或aluminoborosilicate玻璃系统(gydF4y2B一个总值2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson Wondraczek, 2021gydF4y2B一个)。这样的“高性能”CS眼镜通常包含大量的基地,这些都会增加熔化温度和熔体粘度(gydF4y2B一个西尔弗曼,1939gydF4y2B一个;gydF4y2B一个程et al ., 2013gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson 2021gydF4y2B一个),从而使眼镜相对昂贵的生产。团结周围的熔体粘度是最大化金属氧化物氧化铝(物质的量比gydF4y2B一个Toplis et al ., 1997gydF4y2B一个;gydF4y2B一个韦伯et al ., 2007gydF4y2B一个),gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O) /gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个})= 1(从此被称为“gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}”)。常规soda-lime-silicate (SLS)眼镜一般不适合化学强化,因为他们受到的应力松弛高于高性能眼镜(gydF4y2B一个Varshneya Kreski, 2012gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Erdem那样预言正发党胜利et al ., 2017gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Guzel et al ., 2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Macrelli et al ., 2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个太阳和Dugnani, 2020gydF4y2B一个)。尽管如此,鉴于SLS眼镜主导工业市场(gydF4y2B一个手Tadjiev, 2010gydF4y2B一个;gydF4y2B一个邓et al ., 2020gydF4y2B一个),其未成年掺杂铝是一种很有前途的路线向高之间的优化平衡化学加强性能和降低生产成本,从而更可持续的眼镜(gydF4y2B一个•瓦伦堡和宾汉,2010年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个LaCourse 2018gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

达到这些目标,玻璃的结构和其属性必须对比前后化学强化的过程。探索和改进的理解复杂的化学强化机制(gydF4y2B一个Varshneya, 2010gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Macrelli et al ., 2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson Wondraczek, 2021gydF4y2B一个从K),我们在此报告的影响gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子交换的物理特性和局部结构工业相关作品16 nagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-12CaO -gydF4y2B一个xgydF4y2B一个艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}——(72 -gydF4y2B一个xgydF4y2B一个)SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}提高Al内容(gydF4y2B一个xgydF4y2B一个摩尔%)。原始和离子交换的眼镜,我们将讨论玻璃化转变温度的趋势(gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}),密度(gydF4y2B一个ρgydF4y2B一个)及其相关的摩尔体积(gydF4y2B一个VgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个})和atom存储密度(密实度;gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}),抗裂性(gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个)随着nanoindentation-derived硬度的值(gydF4y2B一个HgydF4y2B一个)和弹性模量降低(gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个})。K的度gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}离子交换是估计gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na魔角旋转(MAS)核磁共振(NMR)实验。Al物种形成是探测gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔MAS NMR,显示所有结构组成基本上只有[氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}团体,无论化学加固中的应用。gydF4y2B一个

2材料和方法gydF4y2B一个

2.1玻璃制备和成分分析gydF4y2B一个

六个玻璃与名义组成16 na样本准备gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-12CaO -gydF4y2B一个xgydF4y2B一个艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}——(72 -gydF4y2B一个xgydF4y2B一个)SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}与gydF4y2B一个xgydF4y2B一个={0、4、8、12、16、20}摩尔%;看到gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。眼镜融化在200克玻璃批次Pt-Rh坩埚在1500°CgydF4y2B一个xgydF4y2B一个={0、4、8}和1600°CgydF4y2B一个xgydF4y2B一个={12、16、20}使用NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}所以gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}作为澄清剂。融化是淬火钢板在退火之前在各自的玻璃化转变温度计算。详细给出了玻璃样品制备的裁判。gydF4y2B一个Karlsson 2021gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

部分准备玻璃碎在钢板使用钢锤,然后从Retsch使用磨粉(模型RM200)配备一个玛瑙研钵和杵。眼镜粉已筛分成两个分数,< 45µm和< 90μm,使用钢筛子和Retsch间隔摇床(RV)模型。gydF4y2B一个

玻璃成分测定电感耦合等离子体发射光谱(ICP OES) Aviro 200仪器(珀金埃尔默)。对于每一个玻璃样品,0.5克粉材料溶解在高频15毫升48%,1毫升HgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}所以gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}(95% - -97%)和0.5毫升HNOgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}(65%)完全使用去离子水稀释至50毫升。解决方案是蒸发和残留氧化物溶解在10和30毫升盐酸和去离子的HgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O分别在温和加热热板60分钟(偶尔去离子的HgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O添加替代蒸发HgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O)。解决办法是下一个转移到烧杯250毫升和150毫升的去离子的HgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}添加阿,于是溶液蒸发的体积gydF4y2B一个 $\approx gydF4y2B一个$ 100毫升,随后转移到容量瓶和稀释至250毫升的总量。的阳离子内容解决方案以ICP OES来衡量,而相应的O内容测定阳离子的电荷需求分析。元素周期表混合一个用于测量ICP(西格玛奥德里奇)作为参考标准[33 HNO元素10%gydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}(aq)]。gydF4y2B一个

2.2化学强化gydF4y2B一个

2.2.1玻璃粉末gydF4y2B一个

试剂级KNO 35克gydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}盐(记述有机物;99%纯度)和5 g的< 45µm渗玻璃粉末,gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个2.1节,加热到450°C在单独的熔融石英坩埚Nabertherm马弗炉(模型N2OH)。玻璃粉末放入熔融KNOgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}并搅拌。执行一个搅拌2.5 h。5 h后,从炉和坩埚被左派耐火砖冷却到环境温度。去离子水添加磁搅拌溶解KNO之下gydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}随后,玻璃粉末从水溶液中分离出来使用Munktell 3级滤纸和布氏漏斗。gydF4y2B一个

2.2.2玻璃巨石gydF4y2B一个

对于每一个准备玻璃样品,两个玻璃巨石近似大小的2×2×2厘米被金刚石锯切断。眼镜被抛光Struers LaboForce100设备使用相关样品持有人UniForce固定的设备。SiC # 320表(MD盖柯)被用于粗磨细抛光表MD计划之前,MD Dac和MD小睡(依次)与相应的抛光解决方案。样本清洗使用Struers Lavamin抛光步骤之间的设备。gydF4y2B一个

抛光玻璃碎片被受到离子交换增强在Hybe马弗炉(模型KUT180)在450°C。玻璃碎片被加热丝净篮子分别与盐不锈钢容器。盐浴由99%纯度KNOgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}在穿越有机物。第一次融化盐浴在450°C的篮子里面的玻璃碎片是5和16 h。篮子里然后取出,炉是关闭的门敞开一点点的冷却速率是ca。3 - 5°C /分钟。盐浴温度被控制在±5°C的目标使用热电偶类型K使用电子GmbH P655记录器从安•杜斯特曼称。选择治疗温度,450°C,专门给一些应力松弛(gydF4y2B一个Svenson et al ., 2016gydF4y2B一个)。从这些治疗被称为玻璃系列Al-CS 5 h和Al-CS 16 h。gydF4y2B一个

2.3玻璃特性gydF4y2B一个

2.3.1固态核磁共振实验和数据分析gydF4y2B一个

所有gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}³Na(自旋3/2)和gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}⁷Al (spin 5/2)固态核磁共振实验与力量Avance-III光谱仪在14.1 T的磁场,提供−158.7 MHz的拉莫尔频率gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}³Na和−156.4 MHzgydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}⁷。细粉(< 10µm粒子)的玻璃样品都是在3.2毫米氧化锆转子进行了魔角旋转(MAS) 24.00 kHz。获得核磁共振光谱定量反映网站数量(gydF4y2B一个伊甸园,2020gydF4y2B一个),短脉冲射频(rf)使用:0.40μs(12°角翻转;83千赫章动频率)gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}³Na和0.32μs(10°角翻转;87千赫章动频率)gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}⁷。放松延误5 s (gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}³Na)和2 s (gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}⁷Al), 2024 - 10240和4048 - 8192信号积累每瞬变gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}³Na和gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}分别⁷Al NMR收购,与精确的数量取决于Na和玻璃的内容。gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}³Na和gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}⁷Al转变报价相对于0.1 M氯化钠(aq)和1.0(没有₃)₃(aq),分别。gydF4y2B一个

迭代数值拟合的MAS NMR光谱被用于确定的平均价值gydF4y2B一个各向同性的化学位移gydF4y2B一个,gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}}$ ,gydF4y2B一个四极产品gydF4y2B一个,gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{CgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{问gydF4y2B一个}\mathrm{\eta gydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}}$ ,每个检测到的gydF4y2B一个E =gydF4y2B一个{gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔,gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}在各自的Na}物种gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔和gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na核磁共振光谱。gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{CgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{问gydF4y2B一个}\mathrm{\eta gydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}}$ 平均四极产品吗gydF4y2B一个NgydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔gydF4y2B一个^{jgydF4y2B一个}(或gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}NagydF4y2B一个^{jgydF4y2B一个}网站的结构,gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个 ${\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathrm{问gydF4y2B一个}}^{\mathrm{jgydF4y2B一个}}$ =gydF4y2B一个egydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}问gydF4y2B一个_{jgydF4y2B一个}Q / hgydF4y2B一个和gydF4y2B一个 $\mathrm{\eta gydF4y2B一个}$ _{jgydF4y2B一个}是四极电场的耦合常数和不对称参数梯度(EFG)张量gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔gydF4y2B一个^{jgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}NagydF4y2B一个^{jgydF4y2B一个},gydF4y2B一个分别为(gydF4y2B一个伊甸园,2020gydF4y2B一个)。每个核磁共振光谱被假设安装gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}基地或gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na核站点NMR-parameter分布(见3.1节)。最佳参数没有显著变化,如果central-transition (CT)峰独自安装或者卫星过渡的旋转显然也包括在内。的配件是由实验室开发的软件最小化之间的均方根偏差数值模拟核磁共振光谱和实验对应不同的有针对性的{gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}},gydF4y2B一个{\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{CgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{问gydF4y2B一个}\mathrm{\eta gydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}}$ ,gydF4y2B一个 ${\mathrm{WgydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}}$ }参数三联体;例如,看到(gydF4y2B一个Iftekhar et al ., 2012gydF4y2B一个进一步的信息。在这里,gydF4y2B一个 ${\mathrm{WgydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{EgydF4y2B一个}}$ 的宽度(像猜测)高斯分布的各向同性的化学变化,而Czjzek模型占quadrupolar-product分布(gydF4y2B一个Czjzek et al ., 1981gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

数值精确模拟占第一和二阶四极相互作用。carousel-averaging计算算法(gydF4y2B一个莱维特和伊甸园,1998年gydF4y2B一个)来有效的利用时间周期性和分析平均”gydF4y2B一个γgydF4y2B一个“欧拉角,这一起gydF4y2B一个^{玫瑰gydF4y2B一个}LEBhemi18817组{gydF4y2B一个α,βgydF4y2B一个}方向(gydF4y2B一个Stevensson伊甸园,2006gydF4y2B一个)确保一个完全聚合粉末的平均水平。最小的薛定谔方程的解时集成一步是81 ns。初始密度和检测运营商gydF4y2B一个ρgydF4y2B一个(gydF4y2B一个t =gydF4y2B一个0)=gydF4y2B一个我gydF4y2B一个_{xgydF4y2B一个}和gydF4y2B一个我gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个},分别。gydF4y2B一个

2.3.2散射光偏振镜实验gydF4y2B一个

CS玻璃表面RCS的巨石,gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个},确定使用SCALP-05,从GlasStress散射光偏振镜设备有限公司。它是一个很好的描述方法来确定RCS在玻璃,看到(gydF4y2B一个Hodemann et al ., 2016gydF4y2B一个;gydF4y2B一个太阳et al ., 2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Hodemann et al ., 2020gydF4y2B一个)。测量深度0.75毫米,压力光学系数(gydF4y2B一个ΔCgydF4y2B一个)被认为是常数,gydF4y2B一个ΔCgydF4y2B一个= 2.72 TPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个}和折射率(gydF4y2B一个国际扶轮gydF4y2B一个)被假定为1.52gydF4y2B一个xgydF4y2B一个={0、4、8、12}和1.53gydF4y2B一个xgydF4y2B一个20}={16日gydF4y2B一个xgydF4y2B一个是阿尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容;gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个,2.1节gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。与传统窗口玻璃巨石被清洗清洁解决方案和干擦干净。一层薄薄的Cargille浸油(液体代码5040,gydF4y2B一个国际扶轮gydF4y2B一个= 1.5200 632.8 nm)喷洒到样品。三为每个样品重复测量进行使用和平均值。压力梯度的计算的曲线拟合光学缺陷从两到三像素样本,即。,ca。10µm,于是决定强调的错误估计为±30%。事实上,gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}很少与SCALP-05高估了(只对超高吗gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}),但为了简单起见错误显示为下——和过高的估计。gydF4y2B一个

2.3.3同步热分析实验gydF4y2B一个

< 45µm玻璃粉末(gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个,2.1节)和CS玻璃粉末(gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个2.2.1节)是运行在一个同步热分析(STA) NETSZCH STA 409 PC / PG。示差热分析(DTA)、热重分析(TGA)信号记录。艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}坩埚被用于测量N下运行gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}气体流。升温速率是10 K /分钟到1200°C。一个空坩埚用于基线校正。玻璃化转变温度(gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个})是由使用决定gydF4y2B一个普罗透斯gydF4y2B一个使用标准程序,每个NETSZCH提供的软件gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}值确定出现吸热的第一步的DTA曲线(gydF4y2B一个郑et al ., 2019gydF4y2B一个)。可用的玻璃粉末,TGA分析数据集;gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个,gydF4y2B一个Karlsson et al。(2022)gydF4y2B一个在测量,并没有发现重大质量损失。gydF4y2B一个

2.3.4密度、摩尔体积和紧凑性gydF4y2B一个

用阿基米德法测定密度在去离子水(gydF4y2B一个ρgydF4y2B一个_{wgydF4y2B一个}= 0.998克/厘米gydF4y2B一个^{3gydF4y2B一个})。水温保持在21.5°C±0.5°C的密度测量。玻璃样品的密度值(gydF4y2B一个ρgydF4y2B一个)计算使用gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{dgydF4y2B一个}干燥的玻璃样品的重量,gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{wgydF4y2B一个}样品的重量沉浸在去离子水和gydF4y2B一个ρgydF4y2B一个_{wgydF4y2B一个}水的密度。样本权重不同6 - 10 g和密度估计可再生的±0.003克/厘米gydF4y2B一个^{3gydF4y2B一个}。gydF4y2B一个

玻璃样品的摩尔体积计算使用gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个xgydF4y2B一个_{我gydF4y2B一个}摩尔分数,gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{我gydF4y2B一个}我和元素的摩尔质量gydF4y2B一个ρgydF4y2B一个玻璃的密度。密实度(原子包装密度)是根据计算gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个VgydF4y2B一个_{我gydF4y2B一个}体积的贡献从氧化(i =gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{xgydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{ygydF4y2B一个}从离子半径)计算,gydF4y2B一个 ${\mathrm{rgydF4y2B一个}}_{\mathrm{米gydF4y2B一个}}$ 和gydF4y2B一个 ${\mathrm{rgydF4y2B一个}}_{\mathrm{OgydF4y2B一个}}$ (gydF4y2B一个Rouxel 2007gydF4y2B一个),gydF4y2B一个 ${\mathrm{VgydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个\frac{\mathit{4gydF4y2B一个}}{\mathit{3gydF4y2B一个}}\mathrm{\pi gydF4y2B一个}{\mathrm{NgydF4y2B一个}}_{\mathrm{一个gydF4y2B一个}}(gydF4y2B一个\mathrm{xgydF4y2B一个}{\mathrm{rgydF4y2B一个}}_{\mathrm{米gydF4y2B一个}}^{\mathit{3gydF4y2B一个}}+gydF4y2B一个\mathrm{ygydF4y2B一个}{\mathrm{rgydF4y2B一个}}_{\mathrm{OgydF4y2B一个}}^{\mathit{3gydF4y2B一个}})gydF4y2B一个$ ,gydF4y2B一个 ${\mathrm{NgydF4y2B一个}}_{\mathrm{一个gydF4y2B一个}}$ 是阿伏伽德罗常数。离子半径{1.18,1.12,0.39,0.26,1.35}来自(gydF4y2B一个香农,1976gydF4y2B一个)协调数字(CN) {8 8 4、4、2} {Na的离子gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}、钙gydF4y2B一个^{2 +gydF4y2B一个},艾尔。gydF4y2B一个^{3 +gydF4y2B一个},如果gydF4y2B一个^{4 +gydF4y2B一个}阿,gydF4y2B一个^{2 -gydF4y2B一个}}(gydF4y2B一个Cormier和地区,2004年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Le Losq et al ., 2014gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

氧包装密度(gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{OgydF4y2B一个}),这是氧的摩尔量的单位体积玻璃(gydF4y2B一个雷,1974gydF4y2B一个;gydF4y2B一个克et al ., 2020gydF4y2B一个),是根据计算gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个 ${\mathrm{ngydF4y2B一个}}_{\mathrm{OgydF4y2B一个}}^{\mathrm{我gydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个\{gydF4y2B一个\mathit{1gydF4y2B一个},gydF4y2B一个\mathit{1gydF4y2B一个},gydF4y2B一个\mathit{3gydF4y2B一个},gydF4y2B一个\mathit{2gydF4y2B一个}\}gydF4y2B一个$ 的化学计量系数中的O各自氧化{Na吗gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}啊,曹,艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}、SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}}组件。gydF4y2B一个

2.3.5 Nanoindentation实验gydF4y2B一个

硬度(gydF4y2B一个HgydF4y2B一个)和弹性模量降低(gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个})是由nanoindentation抛光玻璃样品离子交换处理之前和之后使用Oliver-Pharr方法(gydF4y2B一个奥利弗和法尔1992gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个HgydF4y2B一个定义的最大应用负载(gydF4y2B一个FgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个})除以预计接触面积(gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个_{pgydF4y2B一个});gydF4y2B一个 $\mathrm{HgydF4y2B一个}=gydF4y2B一个{\mathrm{FgydF4y2B一个}}_{\mathrm{米gydF4y2B一个}}/gydF4y2B一个{\mathrm{一个gydF4y2B一个}}_{\mathrm{pgydF4y2B一个}}$ 。gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个_{pgydF4y2B一个}通过多项式拟合计算,gydF4y2B一个 ${\mathrm{一个gydF4y2B一个}}_{\mathrm{pgydF4y2B一个}}(gydF4y2B一个{\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}})gydF4y2B一个=gydF4y2B一个{{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathit{0gydF4y2B一个}}\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}}^{\mathit{2gydF4y2B一个}}+gydF4y2B一个{{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathit{1gydF4y2B一个}}\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}}^{\mathit{1gydF4y2B一个}}+gydF4y2B一个{{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathit{2gydF4y2B一个}}\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}}^{\mathit{1gydF4y2B一个}/gydF4y2B一个\mathit{2gydF4y2B一个}}+gydF4y2B一个{{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathit{3gydF4y2B一个}}\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}}^{\mathit{1gydF4y2B一个}/gydF4y2B一个\mathit{4gydF4y2B一个}}+gydF4y2B一个\dots gydF4y2B一个+gydF4y2B一个{{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathit{8gydF4y2B一个}}\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}}^{\mathit{1gydF4y2B一个}/gydF4y2B一个\mathit{128年gydF4y2B一个}}$ ,在那里gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{xgydF4y2B一个}硬度计压头的特定因素(gydF4y2B一个 ${\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathit{0gydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个\mathit{24.56gydF4y2B一个}$ 对一个完美一下小费)gydF4y2B一个hgydF4y2B一个_{cgydF4y2B一个}是真正的接触深度。gydF4y2B一个hgydF4y2B一个_{cgydF4y2B一个}考虑到计算的理解效果gydF4y2B一个 ${\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个{\mathrm{hgydF4y2B一个}}_{\mathrm{米gydF4y2B一个}}-gydF4y2B一个\mathrm{\epsilon gydF4y2B一个}\frac{{\mathrm{FgydF4y2B一个}}_{\mathrm{米gydF4y2B一个}}}{\mathrm{年代gydF4y2B一个}}$ ,在那里gydF4y2B一个hgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个}的最大穿透深度,gydF4y2B一个εgydF4y2B一个是小费因子(gydF4y2B一个εgydF4y2B一个= 0.72一下小费)gydF4y2B一个年代gydF4y2B一个的刚度确定边坡卸荷后,gydF4y2B一个 $\mathrm{年代gydF4y2B一个}=gydF4y2B一个\frac{\partial gydF4y2B一个\mathrm{PgydF4y2B一个}}{\partial gydF4y2B一个\mathrm{hgydF4y2B一个}}$ 。降低弹性模量(gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个})通过gydF4y2B一个 ${\mathrm{EgydF4y2B一个}}_{\mathrm{rgydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个\frac{\sqrt{\mathrm{\pi gydF4y2B一个}}}{\mathit{2gydF4y2B一个}\mathrm{\beta gydF4y2B一个}}\frac{\mathrm{年代gydF4y2B一个}}{\sqrt{{\mathrm{一个gydF4y2B一个}}_{\mathrm{pgydF4y2B一个}}}}$ ,在那里gydF4y2B一个βgydF4y2B一个是一个几何提示因子(gydF4y2B一个βgydF4y2B一个= 1.034,一下硬度计压头)。gydF4y2B一个

使用NHT Nanoindentation执行gydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}仪器从安东洼地与压痕载荷1、5、10、15、25、50、75锰。缩进的数量是40 1 mN负载和20对其他负载水平。压痕有以下设置:收购率10 Hz,装卸率每分钟最大负荷(即两倍。,2米N/米在为the max load of 1 mN etc.), holding time at max load 10 s, approach speed 4 μm/s and the stiffness threshold 500 μN/μm. The Poisson’s ratio (νgydF4y2B一个),是影响的决心gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{它gydF4y2B一个}通过gydF4y2B一个 ${\mathrm{EgydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{TgydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个(gydF4y2B一个\mathit{1gydF4y2B一个}-gydF4y2B一个{\mathrm{\nu gydF4y2B一个}}^{\mathit{2gydF4y2B一个}})gydF4y2B一个/gydF4y2B一个(gydF4y2B一个\frac{\mathit{1gydF4y2B一个}}{{\mathrm{EgydF4y2B一个}}_{\mathrm{rgydF4y2B一个}}}-gydF4y2B一个\frac{(gydF4y2B一个\mathit{1gydF4y2B一个}-gydF4y2B一个{\mathrm{\nu gydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}}^{\mathit{2gydF4y2B一个}})gydF4y2B一个}{{\mathrm{EgydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}}})gydF4y2B一个$ ,在那里gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{我gydF4y2B一个}和gydF4y2B一个νgydF4y2B一个_{我gydF4y2B一个}弹性模量和泊松比的硬度计压头尖端。gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{它gydF4y2B一个}仅仅是报道的数据集;看到gydF4y2B一个Karlsson et al。(2022)gydF4y2B一个被假设为常数,gydF4y2B一个νgydF4y2B一个= 0.23,虽然gydF4y2B一个νgydF4y2B一个可以稍微增加铝的影响gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容(gydF4y2B一个罗et al ., 2016 bgydF4y2B一个;gydF4y2B一个Ponitzsch et al ., 2016gydF4y2B一个;gydF4y2B一个任et al ., 2019gydF4y2B一个)和化学增强的影响(gydF4y2B一个着你et al ., 2020gydF4y2B一个)。收集nanoindentation数据可用数据集(gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个,gydF4y2B一个Karlsson et al ., 2022gydF4y2B一个)和75 mN在选择数据gydF4y2B一个补充表S1gydF4y2B一个。gydF4y2B一个

2.3.6 Microindentation实验gydF4y2B一个

抗裂性(gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个)测量抛光玻璃巨石离子交换处理之前和之后使用Micro-Combi测试仪(MCT)从CSM仪器。维氏microindentations被用来产生径向裂纹玻璃样本的统计特性gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个描述的方法是(gydF4y2B一个桑德博格et al ., 2019gydF4y2B一个),它是原始程序(gydF4y2B一个加藤et al ., 2010gydF4y2B一个)。15缩进了每个负载使用维氏硬度计压头。拟合的最小二乘法用于威布尔累积函数,gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个一种总线标准gydF4y2B一个的概率是裂纹萌生,gydF4y2B一个xgydF4y2B一个_{pgydF4y2B一个}在N负荷,gydF4y2B一个xgydF4y2B一个_{cgydF4y2B一个}是在N和特征值吗gydF4y2B一个米gydF4y2B一个威布尔模数。的gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个然后定义为负载时gydF4y2B一个一种总线标准gydF4y2B一个是50%。然而,威布尔累积函数,gydF4y2B一个xgydF4y2B一个_{cgydF4y2B一个},同样可以作为一个相对测量的gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个,gydF4y2B一个cf。gydF4y2B一个以前的论文(gydF4y2B一个Karlsson 2022gydF4y2B一个)。维氏压痕是用收购的10 Hz使用一个线性加载的(联合国)加载速率每分钟最大负荷(即两倍。,2 n /最小的最大负载1 n等)。在负载保持时间是15秒。速度的方法是8μm /分钟和收缩速度16.6μm /分钟。接触力是25000 mN和接触刚度阈值μN /μm。压痕是在负载范围30 n和位移范围内1000µm。所有的压痕,纳米和微进行23°C±2°C和相对湿度40%±10%。我们估计的误差gydF4y2BaCRgydF4y2B一个和gydF4y2B一个xgydF4y2B一个_{cgydF4y2B一个}±20%除了样本与m > 10误差较低(gydF4y2B一个cf。gydF4y2B一个,gydF4y2B一个补充表S2gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

3的结果gydF4y2B一个

3.1固体核磁共振gydF4y2B一个

3.1.1gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}魔角自旋核磁共振gydF4y2B一个

由于低/中阳离子Na的磁场强度gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}和CagydF4y2B一个^{2 +gydF4y2B一个}钠离子的gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-CaO-AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}眼镜,传统网络模型预计将保持良好的结构,这意味着像玻璃网络只涉及氧化铝gydF4y2B一个_{4/2gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}组、SiO包围gydF4y2B一个_{4/2gydF4y2B一个}四面体,容纳所有non-bridging氧气(NBO)离子(gydF4y2B一个恩格尔哈特和米歇尔,1987gydF4y2B一个;gydF4y2B一个伊甸园,2020gydF4y2B一个)。四面体地协调的唯一存在物种的验证gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}MAS NMR光谱中给出gydF4y2B一个图1 a - cgydF4y2B一个从Al8记录,Al16, Al20眼镜。观察到的gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔变化峰值最大,gydF4y2B一个δgydF4y2B一个_{马克斯gydF4y2B一个}留在57-59 ppm范围,并与氧化铝是一致的gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}组(gydF4y2B一个恩格尔哈特和米歇尔,1987gydF4y2B一个;gydF4y2B一个伊甸园,2020gydF4y2B一个)。轻微的“跟踪”gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}半岛核磁共振峰形状对低gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔转变源于分布gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}“四极的产品,gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{CgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{问gydF4y2B一个}\mathrm{\eta gydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ (gydF4y2B一个伊甸园,2020gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

提高铝gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,NMR-peak最大值gydF4y2B一个图1gydF4y2B一个取代同时朝着更高的转变。从最佳gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔NMR参数中列出gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个遵循这些观察到的峰值位移来源于一个与此同时增加(平均)各向同性gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}化学位移(gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ 当SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}被艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}。这是最透明的gydF4y2B一个图2一个gydF4y2B一个这情节gydF4y2B一个δgydF4y2B一个_{马克斯gydF4y2B一个}和gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ 对阿尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,揭示一个线性关系gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ 和gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个})。随着增加的各向同性gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}化学位移,四极产品清单并发轻微增加,占大约一半的净∼2 ppm增加半宽度高度(应用)之间的观察gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}半岛核磁共振响应从Al8 Al20眼镜;其余∼1 ppm峰加宽源于一个非常轻微的化学位移增加色散(gydF4y2B一个 ${\mathrm{WgydF4y2B一个}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ )。gydF4y2B一个

带负电(氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}预计半个charge-compensated主要由NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子,而剩下的NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}水库,以及CagydF4y2B一个^{2 +gydF4y2B一个},主要是作为玻璃网络修饰符,引进和电荷balance-NBO SiO阴离子gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}组(gydF4y2B一个Mysen et al ., 1981gydF4y2B一个;gydF4y2B一个李和唱,2008年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Gambuzzi et al ., 2014 agydF4y2B一个)。因此,进步gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-for-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}替换(恒定NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O和曹内容)都伴随着一个同时增加玻璃网络的聚合。这个特性是反映在增加桥接氧气的平均数(BO)每SiO原子gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}集团(gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{NgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{BgydF4y2B一个}\mathrm{OgydF4y2B一个}}^{\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{我gydF4y2B一个}}$ )(gydF4y2B一个伊甸园,2011gydF4y2B一个),从gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{NgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{BgydF4y2B一个}\mathrm{OgydF4y2B一个}}^{\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{我gydF4y2B一个}}$ = 3.3的家长16 nagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}曹o - 12 - 72 siogydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}玻璃gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{NgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{BgydF4y2B一个}\mathrm{OgydF4y2B一个}}^{\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{我gydF4y2B一个}}$ = 3.7 Al-richest样本的化学计量学16 nagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-12CaO-20AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-52年siogydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}(gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个)。的glass-network聚合铝含量增加也反映在玻璃增强的物理属性gydF4y2B一个,gydF4y2B一个如玻璃化转变温度增加,硬度和弹性模量降低(见3.3节和3.5节)。这种趋势增加Al内容记录(gydF4y2B一个程et al ., 2013gydF4y2B一个;gydF4y2B一个高桥et al ., 2015gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2017 bgydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

在KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}交换,gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔MAS NMR光谱(gydF4y2B一个图1 d-fgydF4y2B一个)揭示只有轻微的改变,构成以下NMR-parameter趋势(gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个):(gydF4y2B一个我gydF4y2B一个)尽管线性和各向同性化学位移之间的关系gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}化学强化后)仍然完好无损,离子交换玻璃展品低1 - 2 ppmgydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ 价值在固定铝含量(gydF4y2B一个图2一个gydF4y2B一个),这是由于部分KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}更换,KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}(氧化铝也负责赔偿gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}组。(gydF4y2B一个二世gydF4y2B一个)尽管净的应用价值gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔MAS NMR化学强化后峰值基本不变的现象(gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个),四极产品略gydF4y2B一个减少gydF4y2B一个0.25 - -0.5 MHz。显然,伴随NMR-peak缩小由∼频传0.7 ppm扩大从一个稍大的化学位移色散,从而使整体不变的gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}半岛核磁共振峰宽(gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个)。虽然强调转变色散符合更大的化学/结构性障碍由混合KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}/ NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子在第二次协调的范围gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔gydF4y2B一个^{[4]gydF4y2B一个}核,在减少gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{CgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{问gydF4y2B一个}\mathrm{\eta gydF4y2B一个}}^{\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$ 令人吃惊和难以合理化,它表明一个总体增强地方订购吗gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}半岛核的氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}组。gydF4y2B一个

3.1.2gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na魔角自旋核磁共振gydF4y2B一个

我们下一个考虑gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na MAS NMR的结果,在那里gydF4y2B一个图3一gydF4y2B一个描述了核磁共振谱的SLS玻璃。spin-3/2自然的预期gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na,其共振是广泛而略跟踪向低转移(gydF4y2B一个见上gydF4y2B一个)。艾尔在玻璃网络的介绍gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}从−9.7 ppm (Na核磁共振峰最大的变化gydF4y2B一个图3一gydF4y2B一个)在−12.5 ppm的光谱Al-bearing眼镜Al8, Al16, Al20;看到gydF4y2B一个图3罪犯gydF4y2B一个和gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个。这一趋势源于一个各向同性的化学位移gydF4y2B一个减少gydF4y2B一个从gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{NgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个-gydF4y2B一个$ 1.9 ppm的SLS玻璃对渐近值gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{NgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}}=gydF4y2B一个-gydF4y2B一个$ 5.8 ppm两Al-richest眼镜。这一转变效应归因于gydF4y2B一个部分gydF4y2B一个Na的搬迁gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子从与Si-NBO的半个硅酸盐玻璃而不是被定位在氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}四面体。但是请注意,轻微gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na转变的位移gydF4y2B一个δgydF4y2B一个_{马克斯gydF4y2B一个}和gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{NgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}}$ 也可能源于Na协调数字分布的改变。gydF4y2B一个

相对于原始的眼镜,drasticalgydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na大变身中观察到核磁共振光谱获得的一系列KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}交换眼镜显示在gydF4y2B一个图3情况gydF4y2B一个,最大峰值的变化是增加了5 - 6 ppm (gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个)。至于gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个},这种deshielding趋势反映了各向同性的gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na化学位移(gydF4y2B一个图2 bgydF4y2B一个),这是增加了∼6 ppm化学增强。相同的gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}已经报道了Na Na deshielding趋势Ca Si−−−O眼镜化学强化,KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}公司(gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2017 agydF4y2B一个),协议还与elevated-pressure诱导效果观察gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}从眼镜(Na MAS NMRgydF4y2B一个李,2010gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

各向同性的依赖gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na化学位移对结构参数是复杂但众所周知,增加,减少的数量(Na Na协调gydF4y2B一个^{(gydF4y2B一个pgydF4y2B一个]gydF4y2B一个})或Na-O平均距离(gydF4y2B一个雪和史泰宾斯,1993年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个乔治和史泰宾斯,1995年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个贝纳et al ., 2004gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Gambuzzi et al ., 2014 bgydF4y2B一个;gydF4y2B一个Yu et al ., 2020gydF4y2B一个),我们注意到这些结构参数通常是相关的。因此,观察到的gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na转变增加KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}交换可能来自于一个或两个以下:(gydF4y2B一个我gydF4y2B一个)的分布Na的转变gydF4y2B一个^{(gydF4y2B一个pgydF4y2B一个]gydF4y2B一个}平均协调向低gydF4y2B一个pgydF4y2B一个,更大的KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子比娜gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}协调网站最高的玻璃结构,或(gydF4y2B一个二世gydF4y2B一个)在平均净减少Na-O距离(数字)的协调,签订的(gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2018gydF4y2B一个)或默认为(gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2017 agydF4y2B一个)从阳离子交换Na /硅酸盐眼镜。此外,与场景的不同,部分替代NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子通过KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}导致一个小gydF4y2B一个增加gydF4y2B一个在gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na四极产品∼0.4 MHz,高度保持不变,不管存在/缺乏Al玻璃(或精确的内容);看到gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个。gydF4y2B一个

从集成gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na核磁共振信号强度的原始和离子交换的眼镜gydF4y2B一个图3gydF4y2B一个和假设的克分子数相等的KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}交流,我们估计,多数NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子交换(74%)是在Al-free SLS玻璃(Al0),而有些减少交换效率(∼65%)导致Al-bearing同行。顺便说一下,最初的exchange-degree趋势大下降无/低gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}为增加内容,其次是挥之不去的值gydF4y2B一个x≥gydF4y2B一个8摩尔%,匹配的gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{\delta gydF4y2B一个}}}_{\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}}^{\mathrm{NgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}}$ 在gydF4y2B一个图2 bgydF4y2B一个。的NMR-derived阳离子交换分数非常同意这些估计从玻璃成分分析(gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个),但优越的精度。含有如此丰富铝阳离子交换略低的眼镜可能归因于polymerized-and从而更僵硬得像是玻璃网络的charge-balance要求四面体地协调基地形成氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个} $\cdots gydF4y2B一个$ NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}对自然减少NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}流动性,从而阳离子交换。gydF4y2B一个

3.2残余压应力(RCS)gydF4y2B一个

图4gydF4y2B一个显示RCS的函数gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容和记录gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}值给出了gydF4y2B一个补充表S1gydF4y2B一个。5和16 h治疗不遵循相同的趋势;5 h是一个积极的第二个多项式函数而16 h是负二次多项式函数。将进一步讨论RCS结果与其他属性在即将到来的部分。gydF4y2B一个

3.3玻璃化转变温度(gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个})和子-gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}放松gydF4y2B一个

图5gydF4y2B一个显示了DTA获得的原始数据和CS玻璃粉末。所有的样品展览一个定义良好的玻璃化转变,gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}值增加并发的gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,在良好的协议与文学研究(gydF4y2B一个程et al ., 2013gydF4y2B一个;gydF4y2B一个高桥et al ., 2015gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2017 bgydF4y2B一个)。的决定gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}调查的眼镜了gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。第二个吸热峰,我们没有调查在本文中,我们预计的开始结晶的眼镜。gydF4y2B一个

的gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}s CS的眼镜是分散而不是报道由于其巨大的不确定性。与原始的眼镜,第一步的DTA曲线的特点是一个放热的步骤(以下简称a -gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}一步)。我们预计观察到的子任务gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}一步源于chemical-strengthening-induced RCS的弛豫过程,类似于子任务gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}一步从机械引起的超额焓观察研究(gydF4y2B一个马丁et al ., 2005gydF4y2B一个)。子-gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}一步吻合良好,压力开始放松,即。,略高于压力点。Al8-CS玻璃清单2所示gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}山峰,归因于两个单独的片段的存在/阶段的每个粒子他们可能主要在不同玻璃修饰符组成,构成ion-exchange-induced KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}其外节和一个核心/大部分原始Al8玻璃(类似于液-液分离阶段(gydF4y2B一个郑et al ., 2020gydF4y2B一个))。这种合理化的非均质性不明确gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}值的CS眼镜。此外,Al12-CS, Al16-CS Al20-CS眼镜,吸热步骤特别分散,这是归因于慢弛豫源于粘度增加由于这些眼镜的铝含量高(gydF4y2B一个Karlsson 2021gydF4y2B一个)。Al16-CS也表现出散射子gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}的一步。显然,Al16-CS玻璃的气温最高的子任务gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}一步,gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}峰,虚线所示的引导线gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个。gydF4y2B一个

的发展趋势gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个对应的记录gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}数据所示gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个鉴于在gydF4y2B一个补充表S1gydF4y2B一个。此外,的结果gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个显示RCS的放松可能会调查差示扫描量热法(DSC)测定离子交换玻璃粉末或光盘在类比的方法(gydF4y2B一个悦et al ., 2002gydF4y2B一个假想温度的估计。然而,更多的工作是需要验证这个概念。gydF4y2B一个

3.4密度、摩尔体积和紧凑性gydF4y2B一个

的结果gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个揭示玻璃密度、摩尔体积相应增加当硅铝所取代,在良好的协议与以前的研究结果(gydF4y2B一个Cormier和地区,2004年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2017 bgydF4y2B一个)。这些结果可能是理解的自由体积扩张,伴随增加的平均Na-O Na-NBO-Si键长gydF4y2B一个 $\to gydF4y2B一个$ Na-BO-Al债券置换Na时发生gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}逐渐从平衡转变NBO阴离子的硅酸盐组波原子(氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}(半个gydF4y2B一个Cormier和地区,2004年gydF4y2B一个;gydF4y2B一个韦伯et al ., 2007gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Mysen 2021gydF4y2B一个)。因此合理的自由体积增加增加。一般来说,自由体积应该增加流动性,并观察NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}自扩散系数(gydF4y2B一个Frischat 1975gydF4y2B一个)。然而,对于增加铝的内容研究眼镜,交换比率(gydF4y2B一个即gydF4y2B一个),而减少;看到gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。我们强调,gydF4y2B一个即gydF4y2B一个并不一定显示相同的趋势的有效扩散系数的函数艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}但是给的有效性离子交换信息,gydF4y2B一个 ${\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{{\mathrm{KgydF4y2B一个}}^{+gydF4y2B一个}}/gydF4y2B一个(gydF4y2B一个{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{{\mathrm{KgydF4y2B一个}}^{+gydF4y2B一个}}+gydF4y2B一个{\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{{\mathrm{NgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}}^{+gydF4y2B一个}})gydF4y2B一个$ ,在那里gydF4y2B一个 ${\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{{\mathrm{米gydF4y2B一个}}^{+gydF4y2B一个}}$ 碱阳离子的浓度吗gydF4y2B一个米gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}在表面。三元体系(NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}),添加gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}不过,降低了有效扩散系数gydF4y2B一个请注意gydF4y2B一个,NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}给一个不那么有效表面离子交换(gydF4y2B一个Ragoen et al ., 2017 bgydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

随着自由体积的增加,gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}是增加氧化铝含量降低。的减少gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}也被观察到具有这样的三元钠gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}系统(gydF4y2B一个Bechgaard et al ., 2016gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}是线性下降艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}< 10摩尔%,然后转向非线性趋势gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}> 10 mol %在某种程度上是由于偏离名义组成,明白了gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。的gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}会影响其他属性(gydF4y2B一个Giri et al ., 2004gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Rouxel 2007gydF4y2B一个),因此结构影响半个gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}可能是一个关键的理解网络扩张系数除了玻璃网络连接(gydF4y2B一个Tandia et al ., 2012gydF4y2B一个;gydF4y2B一个王et al ., 2017gydF4y2B一个)。例如,包装的变化之间的钠和钾碱硅酸盐()最高的变化如图所示的碱离子的研究(gydF4y2B一个Giri et al ., 2004gydF4y2B一个),是一个理由为什么Na和K是最适合化学加强与其他alkali-pairs相比。的gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{OgydF4y2B一个}当SiO仍然大约不变gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}被艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}。gydF4y2B一个

3.5硬度和弹性模量的降低gydF4y2B一个

图6gydF4y2B一个显示gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}的函数gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容75 mN负载。原始的眼镜,gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}增加与阿尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,起初,线性,但gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1非线性。先前报告结果遵循类似的趋势(gydF4y2B一个吉田et al ., 2004gydF4y2B一个)。CS系列,趋势是线性的gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}。为艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}< 5摩尔%的CS 16 h系列较低,大约相同gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}未经处理的系列。gydF4y2B一个

图7gydF4y2B一个块硬度(gydF4y2B一个HgydF4y2B一个)对压痕载荷为每个玻璃前后化学增强。一般来说,不管精确的负载和治疗时间,化学强化的增加gydF4y2B一个HgydF4y2B一个。然而,16 h CS眼镜通常给硬度值低于5 h CS眼镜在所有情况下除外gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1 (gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个)16 h给硬度高于5 h 5和15 mN负载。gydF4y2B一个请注意,gydF4y2B一个在1 mN加载和艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容< 10 mol %,gydF4y2B一个HgydF4y2B一个较低的16 h CS眼镜比原始的眼镜(见4.1节中进一步讨论)。在gydF4y2B一个补充图S1gydF4y2B一个,gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}作为负载的函数和成分,gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}是由gydF4y2B一个HgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}- - - - - -gydF4y2B一个HgydF4y2B一个_{原始的gydF4y2B一个}(gydF4y2B一个Karlsson 2022gydF4y2B一个)。一般来说,与艾尔是线性增加的趋势gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,线性拟合gydF4y2B一个RgydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}的5 - 75 mN加载5和16 h CS眼镜分别为0.87 - -0.97和0.85 - -0.94。1 mN负载,这一趋势gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}是完全不同的;的函数gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,它最初之前减少的一种体现,有了明文最低Al8线性增加。结果将进一步讨论在4.1节。gydF4y2B一个

3.6抗裂性gydF4y2B一个

图8gydF4y2B一个显示的依赖gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个在阿尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容。原始系列显示边际降低而增加gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}钠的浓度,如前所观察到的gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}眼镜(gydF4y2B一个吉田et al ., 2004gydF4y2B一个)。5 h CS的眼镜,有明显的增长gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}> 8摩尔%的最大gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1;看到gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。16 h CS眼镜也显示最多gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1。5和16 h CS眼镜显示Al20减少。结果Al0低于传统报道SLS浮法玻璃(gydF4y2B一个桑德博格et al ., 2019gydF4y2B一个),它可以解释为更高的浮法玻璃表面质量(gydF4y2B一个Guzel et al ., 2020gydF4y2B一个)或尖端锐度(gydF4y2B一个总值2012gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个Al-bearing眼镜的类似报道(gydF4y2B一个Morozumi et al ., 2015gydF4y2B一个)。的gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个包括威布尔的拟合结果gydF4y2B一个补充表S2gydF4y2B一个。结果及其解释将在4.2节中讨论。gydF4y2B一个

4讨论gydF4y2B一个

一般来说,作为属性的眼镜经常表现出一个转折点gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1。特别是交通特性,如熔体粘度,表现出明显的最大值三元和四元NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O -(曹)过程gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}系统(gydF4y2B一个Toplis et al ., 1997gydF4y2B一个;gydF4y2B一个韦伯et al ., 2007gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Karlsson 2021gydF4y2B一个)。然而,传统也给trend-shift其他属性gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1 (gydF4y2B一个Smedskjaer et al ., 2013gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Cormier 2021gydF4y2B一个)。这源于偏爱碱离子作为电荷补偿器的带负电荷的氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}组织;gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个3.1.1节。这也已经被证明对CS占影响眼镜如3.2节所示,3.3节、3.5节和3.6节。此外,物理性质的功能的趋势gydF4y2B一个 ${\stackrel{¯gydF4y2B一个}{\mathrm{NgydF4y2B一个}}}_{\mathrm{BgydF4y2B一个}\mathrm{OgydF4y2B一个}}^{\mathrm{年代gydF4y2B一个}\mathrm{我gydF4y2B一个}}$ 通常显示了同基地组织的行为一样gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,即。,deviations from linearity around the米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1原始和CS眼镜。分别在4.1节4.2节将主要的原因gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}和gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个结果讨论。gydF4y2B一个

4.1硬度、弹性模量和残余压应力降低gydF4y2B一个

对于一个进步KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}离子交换玻璃致密,抗压应力积聚在表面(gydF4y2B一个罗et al ., 2016 agydF4y2B一个);gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个。随着热压缩,gydF4y2B一个HgydF4y2B一个通常是增加了这种致密化(gydF4y2B一个Svenson et al ., 2017gydF4y2B一个)。因此,它是合理的,硬度增加化学强化处理,因此与RCS (gydF4y2B一个张成泽,2009gydF4y2B一个),曾被(表示gydF4y2B一个Svenson et al ., 2016gydF4y2B一个)和支持的关系gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}(gydF4y2B一个出口的。gydF4y2B一个,gydF4y2B一个补充表S1gydF4y2B一个),gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}在gydF4y2B一个图9gydF4y2B一个。的gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}准确数据5 h可能低于16 h由于低depth-of-layer并反映在健康。gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}的函数gydF4y2B一个ΔEgydF4y2B一个_{r,gydF4y2B一个CSgydF4y2B一个}给一个稍微更好的配合,gydF4y2B一个RgydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}0.37和0.98分别为5和16 h。gydF4y2B一个请注意,gydF4y2B一个RCS不一样性质的热增强玻璃(gydF4y2B一个Kese et al ., 2004gydF4y2B一个)。自由体积,从而也gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}(gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个3.4节)有关gydF4y2B一个νgydF4y2B一个(gydF4y2B一个Rouxel 2007gydF4y2B一个)这是一个管理财产为致密的能力;较低的gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}给更高的densification-ability;参见图4 (gydF4y2B一个Rouxel et al ., 2008gydF4y2B一个),及相关文本的详细推理。这是通过支持gydF4y2B一个图9 bgydF4y2B一个,在那里gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}的函数gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}甚至gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{OgydF4y2B一个}给一个公平的相关性。缺乏完美的相关性是失事的组合gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}错误和压应力增加的复杂性和放松,这是一个函数的其他属性(gydF4y2B一个Dugnani 2020gydF4y2B一个),因此这需要更多的研究。gydF4y2B一个

图10gydF4y2B一个情节gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}和gydF4y2B一个ΔEgydF4y2B一个_{r,gydF4y2B一个CSgydF4y2B一个}对gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}。趋势是非常线性,直到它之后gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O) /铝gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1 (gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个)。与最近的一份报告在NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-CaO-TiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}系统(gydF4y2B一个Karlsson 2022gydF4y2B一个),目前的NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-CaO-AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}-SiOgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}眼镜揭示近之间的线性相关性gydF4y2B一个VgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个}和比例gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个H, cf。gydF4y2B一个补充图S2gydF4y2B一个。gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个HgydF4y2B一个本质上是一个测量的体积弹性复苏将在4.2节讨论(gydF4y2B一个Rouxel 2015gydF4y2B一个)。类似相关的gydF4y2B一个图9gydF4y2B一个可以找到的gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}的函数gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个HgydF4y2B一个。gydF4y2B一个

混合碱效应(美)是著名的主要影响cation-transport-related属性,但也已被证明能够影响力学性能(gydF4y2B一个Kjeldsen et al ., 2014gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Aakermann et al ., 2015gydF4y2B一个;gydF4y2B一个et al ., 2019年浅滩gydF4y2B一个);为gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(KgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O) / (gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O) +gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(KgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O)≈1两gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个比率低于吗gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(KgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O) / (gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(NagydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O) +gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(KgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O)接近0 (gydF4y2B一个Kjeldsen et al ., 2014gydF4y2B一个;gydF4y2B一个魏盖尔et al ., 2016gydF4y2B一个)。这也适用于isostatically压缩眼镜(gydF4y2B一个Aakermann et al ., 2015gydF4y2B一个)。CS眼镜,美不是表现在as-melted玻璃一样(gydF4y2B一个Varshneya, 2010gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

为我们的CS眼镜的起源gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}不能引起的美,相反,它必须引起RCS及其致密化。然而,在1 mN负载(gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个,gydF4y2B一个图6gydF4y2B一个和gydF4y2B一个cf。gydF4y2B一个补充图S1gydF4y2B一个)显著trend-breakers可以观察到的地方gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个}Al0负面,Al4 Al8。我们假设这个,事实上,16 h CS眼镜通常能显示较低gydF4y2B一个ΔHgydF4y2B一个_{CSgydF4y2B一个},是由于粘性应力松弛。因此,gydF4y2B一个HgydF4y2B一个然后像KgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}O-rich结束的美gydF4y2B一个HgydF4y2B一个(即。,g我ving a lower value than for pristine glass (Kjeldsen et al ., 2014gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Aakermann et al ., 2015gydF4y2B一个)。因此,对于放松CS眼镜我们相信美扮演了一个角色。我们希望在未来研究中证实这种推理。gydF4y2B一个

4.2抗裂性gydF4y2B一个

在应用程序的一个玻璃表面硬度计压头,能量耗散的弹性和塑性变形(gydF4y2B一个吉田,2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Rouxel et al ., 2021gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Varshneya et al ., 2022gydF4y2B一个)。这些过程的区别在于删除负载时,弹性变形完全逆转,而塑性变形留下了永久的印记。能量耗散的塑性变形可以分为两个过程:致密化和剪切流(gydF4y2B一个吉田,2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Rouxel et al ., 2021gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Varshneya et al ., 2022gydF4y2B一个)。在足够高硬度计压头力玻璃变形弹性和可塑性的能力是不够的,而不是能量消散的裂缝。这些裂缝可以形成在装货或卸货期间(gydF4y2B一个吉田,2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Rouxel et al ., 2021gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Varshneya et al ., 2022gydF4y2B一个)。裂缝类型取决于玻璃成分,但脆性材料展览最频繁径向和便士开裂(gydF4y2B一个吉田,2019gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Rouxel et al ., 2021gydF4y2B一个),即。,cr一个cks originating from the corners of the Vickers indenter.

在CS的眼镜,(gydF4y2B一个莫里斯et al ., 2004gydF4y2B一个),表明,径向裂纹萌生由RCS抑制,但建议横向开裂,即。地下裂纹平行于表面;看到gydF4y2B一个图11gydF4y2B一个增强了RCS。然而,莫里斯gydF4y2B一个et al。gydF4y2B一个表示,横向裂缝的关键不是glass-strength退化为径向,至少直到他们到达表面。外侧和中间开裂是地下裂缝(gydF4y2B一个库克和法尔1990gydF4y2B一个),而不是记录的gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个测试。这表明RCS,致密化梯度的陪同下,一起提高gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个通过阻碍地下裂缝的表面。凿,定义为地下裂缝的表面,通过给坑;看到gydF4y2B一个图11gydF4y2B一个,那么发生在足够高负载,gydF4y2B一个无论如何,gydF4y2B一个图8gydF4y2B一个insets 10 n Al16-CS Al20-CS。然后采取暗示凿gydF4y2B一个一种总线标准gydF4y2B一个= 100%,如果影响各方的缩进。凿显然是观察gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容> 10 mol %。这个推理是最近的一项研究证实了(gydF4y2B一个康et al ., 2020gydF4y2B一个),他们观察值在压痕裂纹萌生,可能在RCS区。然而,他们的基地gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}论文中没有提及的内容。小雨gydF4y2B一个et al。gydF4y2B一个得出结论,径向裂纹更容易在CS玻璃约wt %gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}(gydF4y2B一个小雨et al ., 2018gydF4y2B一个),这是在3 - 4摩尔%的范围;看到gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个,因此同意我们的结果。gydF4y2B一个

正如我们已经提到的,凿了gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}> 10 mol %经常观察到发生在卸货。薄玻璃中央的拉伸应力平衡RCS可能诱发这种行为,但是,我们的巨石很厚(ca, 2 - 2.5厘米),所以我们希望中央张力是边际。相反,明显的差别gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个是由美联吗gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容。艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}> 10 mol %减少了“快速”网络放松通过良好的结构,即、低alkali-induced NBO结构、高弹性模量减少和降低gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}(见gydF4y2B一个图10 bgydF4y2B一个)。我们已经隐含在4.1节gydF4y2B一个,gydF4y2B一个降低gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}与一个更高的稠化能力(gydF4y2B一个Rouxel et al ., 2008gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Varshneya et al ., 2015gydF4y2B一个),因此更高的RCS累积能力也提高了gydF4y2B一个CR;无论如何gydF4y2B一个。,gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}数据gydF4y2B一个补充表S1gydF4y2B一个。在gydF4y2B一个图10、BgydF4y2B一个之间的线性关系gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个和gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}所示,gydF4y2B一个RgydF4y2B一个^{2gydF4y2B一个}是0.98和0.92分别为5和16 h。此外,粘性RCS的放松也被越高粘度的gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容为(gydF4y2B一个Karlsson 2021gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

Varshneya前所述离子交换加强类似于缩进(gydF4y2B一个Varshneya, 2010 bgydF4y2B一个;gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个),同时拥有弹性和塑性过程控制RCS的累积。预测作文,表现出更少的压痕深度,因此那些拥有更高的CS玻璃弹性模量应该表现得更好。为我们的CS眼镜压痕深度在最大负载,gydF4y2B一个hgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个}的,作为一个功能gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容却降低了;gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个,gydF4y2B一个图12gydF4y2B一个支持Varshneya的预测。压痕深度,gydF4y2B一个hgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个},遵循线性但相反的趋势gydF4y2B一个HgydF4y2B一个的函数gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容。在之前的纸,一个粗略的比例之间的关系gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个被发现(gydF4y2B一个Karlsson 2022gydF4y2B一个)。更常用的反向形式,gydF4y2B一个HgydF4y2B一个/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个},材料有gydF4y2B一个HgydF4y2B一个/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}> 0.1表现出优异的摩擦学性能(gydF4y2B一个Musil et al ., 2002gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Calahoo et al ., 2016gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Varshneya et al ., 2022gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个HgydF4y2B一个/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}可以直接联系到弹性恢复能量(gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{EgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{TgydF4y2B一个})在压痕过程由一个比例因子,gydF4y2B一个κgydF4y2B一个,可以近似为5.17,0.08 - -0.12的范围gydF4y2B一个HgydF4y2B一个/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}(gydF4y2B一个Yetna N 'Jock et al ., 2016gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{EgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{TgydF4y2B一个}压痕是由gydF4y2B一个

和的计算值gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{EgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{TgydF4y2B一个}给出了gydF4y2B一个补充表S1gydF4y2B一个在一起gydF4y2B一个HgydF4y2B一个^{3gydF4y2B一个}/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}^{2gydF4y2B一个},这是抵抗塑性变形的测量(gydF4y2B一个Calahoo et al ., 2016gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个请注意gydF4y2B一个,我们认为是一样的gydF4y2B一个κgydF4y2B一个也为那些样品gydF4y2B一个HgydF4y2B一个/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}> 0.12。这两个gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{EgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{TgydF4y2B一个}和gydF4y2B一个HgydF4y2B一个^{3gydF4y2B一个}/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}^{2gydF4y2B一个}显示类似的趋势gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个hgydF4y2B一个_{米gydF4y2B一个}的函数gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容,gydF4y2B一个cf。gydF4y2B一个补充图S3gydF4y2B一个。因此,gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{EgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{TgydF4y2B一个}和gydF4y2B一个HgydF4y2B一个^{3gydF4y2B一个}/gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}^{2gydF4y2B一个}也显示类似的趋势的函数gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个;看到gydF4y2B一个补充图S3gydF4y2B一个。因此,gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}键是理解gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个通过前面描述的关系。缩进诱导开裂是由失配应力加载或卸载和更好的弹性和塑性耗散之间的平衡应该给高gydF4y2B一个CR。gydF4y2B一个为研究眼镜时gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{EgydF4y2B一个}/gydF4y2B一个UgydF4y2B一个_{TgydF4y2B一个}> 57%。缩进应力场的分析,及其在CS眼镜RCS的影响将有助于阐明更多。gydF4y2B一个

裂纹开裂模式,径向或值,可以依赖于组成除了RCS。为艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}< 10 mol %有地下裂缝也更容易径向开裂。然而,gydF4y2B一个CRgydF4y2B一个测试只考虑径向裂缝统计,因此不宜的CS眼镜gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}< 10摩尔%,径向裂缝仍容易形成(如isostatically压缩眼镜(gydF4y2B一个Zhang et al ., 1995gydF4y2B一个;gydF4y2B一个Svenson et al ., 2014gydF4y2B一个))。CS眼镜的径向裂纹长度明显缩短,gydF4y2B一个无论如何。gydF4y2B一个图8gydF4y2B一个在硼硅酸盐,符合观测CS眼镜(gydF4y2B一个Talimian Sglavo, 2017gydF4y2B一个)。然而,这种方法并没有考虑在目前的研究。gydF4y2B一个

5总结与结论gydF4y2B一个

我们研究Al-doped soda-lime-silicate眼镜在KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}交换体现一个复杂property-dependence相对Si和内容。gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个},gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}原始的眼镜被增强的单调增加gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容。gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}显示为gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1非线性趋势,而CS同行被发现是严格与Al-for-Si替代线性增加。gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}和gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}另一方面,是原始的眼镜线性和线性,非线性CS眼镜的函数gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}内容。几个物理属性,随着硅酸盐网络连接,一系列的原始和加固眼镜大约线性依赖他们的氧化铝含量,除了明确偏差观察周围的眼镜gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O / AlgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}≈1组成。gydF4y2B一个

^{27gydF4y2B一个}艾尔MAS NMR实验显示[氧化铝的主导地位gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}组织所有原始和离子交换玻璃结构,与交换体现只有一个小gydF4y2B一个^{27gydF4y2B一个}艾尔deshielding Na的替代gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}更少的电负性KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子。重大的变化被观察到gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na变化观察到gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na MAS NMR,这可能反映了总体降低的(平均)Na协调数字,因为更大的KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子比NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}highest-coordination网站的玻璃结构。阳离子交换的程度也估计gydF4y2B一个^{23gydF4y2B一个}Na MAS NMR,露出明显的更高程度的交换(≈74%)Al-free SLS玻璃相对于Al-bearing眼镜,所有这些都揭示了本质上相同的交换(Na∼65%)水平gydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子;这个观察是归因于更聚合网络Al-bearing眼镜和偏好的单价NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}阳离子平衡(氧化铝gydF4y2B一个_{4gydF4y2B一个}]gydF4y2B一个^{−gydF4y2B一个}组,这自然会阻碍其流动性,从而交换KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}。gydF4y2B一个

示差热分析数据表明,离子交换眼镜展览放热步骤略低于一个模糊gydF4y2B一个TgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}。我们建议这些特征源于应力松弛的组合产生残余压应力的KgydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}-for-NagydF4y2B一个^{+gydF4y2B一个}离子交换。gydF4y2B一个

化学强化持续增加了硬度,除了眼镜将< 10 mol %gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}16 h交换期间的具体情况和应用负载1 mN,导致较低的硬度比原始的玻璃。我们认为这些观察应力松弛和混合碱效应。应力松弛也体现的事实16 h治疗时间持续较低gydF4y2B一个HgydF4y2B一个和gydF4y2B一个EgydF4y2B一个_{rgydF4y2B一个}值相对于眼镜治疗5 h。这些Al-richer眼镜效果不太明显gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O) /gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个})≈1和gydF4y2B一个σgydF4y2B一个_{年代gydF4y2B一个}结果不管组成。gydF4y2B一个

原始的眼镜变得稍低的抗裂性增加gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个}。化学强化对眼镜的抗裂性有明显提高gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(gydF4y2B一个米gydF4y2B一个_{(2)gydF4y2B一个}O) /gydF4y2B一个ngydF4y2B一个(艾尔gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个}OgydF4y2B一个_{3gydF4y2B一个})≈1。化学强化增加的弹性能量恢复和抗塑性变形。观察到的抗裂性和密实度之间的线性相关性建议gydF4y2B一个CgydF4y2B一个_{ggydF4y2B一个}是一个关键参数的抗压应力的累积玻璃结构。因此,我们的研究结果表明,抗裂性(CR)化学增强玻璃是由属性组成和结构,以及残余压应力,在CR增加聚合和密实度降低;后者也与残余压应力增加。gydF4y2B一个

数据可用性声明gydF4y2B一个

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。为本研究生成的数据集可以在瑞典找到服务存储库gydF4y2B一个https://snd.gu.se/engydF4y2B一个。DOI:gydF4y2B一个https://doi.org/10.5878/kp36-vd61gydF4y2B一个。gydF4y2B一个

作者的贡献gydF4y2B一个

SK:概念化、方法论、有效性、正式的分析、调查、资源、数据管理、编写高初稿写的评论和编辑、可视化、项目管理、融资收购。RM:调查、数据管理、写作的审查和编辑。山:调查、数据管理、写作的审查和编辑。议员:方法论、形式分析、调查、数据管理。JA:有效性、资源、写评论和编辑。BS:正式的分析。我:方法论、有效性、正式的分析、调查、资源、地理写草稿,写评论和编辑、可视化。gydF4y2Ba

资金gydF4y2B一个

从简称FORMAS SK承认资金,瑞典可持续发展研究委员会批准号2018 - 00707。gydF4y2B一个

确认gydF4y2B一个

英格马Malmros上升在瑞典研究机构和林奈大学夏洛特Parsland极大地承认他们的帮助与解散的玻璃粉末和ICP-OES测量,分别。我们也承认富有成果的讨论与圆睁曰Aalborg大学教授与DTA分析。gydF4y2B一个

的利益冲突gydF4y2B一个

作者议员和JA受雇于GlasStress有限公司gydF4y2B一个

其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2B一个

出版商的注意gydF4y2B一个

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2B一个

补充材料gydF4y2B一个

本文的补充材料在网上可以找到:gydF4y2B一个https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fmats.2022.953759/full补充材料gydF4y2B一个

引用gydF4y2B一个