En física de la materia condensada y química física , los términos líquido viscoso , líquido superenfriado y líquido formador de vidrio se usan a menudo indistintamente para designar líquidos que son al mismo tiempo muy viscosos (véase Viscosidad de materiales amorfos ), pueden ser o están superenfriados y capaces de formar un vidrio .
Las propiedades mecánicas de los líquidos formadores de vidrio dependen principalmente de la viscosidad. Por lo tanto, se definen los siguientes puntos de trabajo en términos de viscosidad. La temperatura indicada para el vidrio sódico-cálcico industrial es: [1]
En una clasificación muy extendida, debida al químico Austen Angell , un líquido formador de vidrio se denomina fuerte si su viscosidad obedece aproximadamente a una ley de Arrhenius (log η es lineal en 1/ T ). En el caso opuesto de un comportamiento claramente no Arrhenius, el líquido se denomina frágil . Esta clasificación no tiene relación directa con el uso común de la palabra "fragilidad" para significar fragilidad . El flujo viscoso en materiales amorfos se caracteriza por desviaciones del comportamiento de tipo Arrhenius: la energía de activación de la viscosidad Q cambia de un valor alto Q H a bajas temperaturas (en el estado vítreo) a un valor bajo Q L a altas temperaturas (en el estado líquido). Los materiales amorfos se clasifican de acuerdo con la desviación del comportamiento de tipo Arrhenius de sus viscosidades como fuertes cuando Q H -Q L <Q L o frágiles cuando Q H -Q L ≥Q L. La fragilidad de los materiales amorfos se caracteriza numéricamente por la relación de fragilidad de Doremus R D =Q H /Q L. Los fundidos fuertes son aquellos con (R D -1) < 1, mientras que los fundidos frágiles son aquellos con (R D -1) ≥ 1. La fragilidad está relacionada con los procesos de ruptura de enlaces de los materiales causados por fluctuaciones térmicas. La ruptura de enlaces modifica las propiedades de un material amorfo de modo que cuanto mayor sea la concentración de enlaces rotos denominados configuraciones, menor será la viscosidad. Los materiales con una mayor entalpía de formación de configuraciones en comparación con su entalpía de movimiento tienen una mayor relación de fragilidad de Doremus; por el contrario, los fundidos con una entalpía de formación de configuraciones relativamente menor tienen una menor fragilidad. [4] Más recientemente, la fragilidad se ha relacionado cuantitativamente con los detalles del potencial interatómico o intermolecular, y se ha demostrado que los potenciales interatómicos más pronunciados conducen a líquidos más frágiles. [5]
La dinámica microscópica a viscosidades bajas a moderadas se aborda mediante una teoría de acoplamiento de modos, desarrollada por Wolfgang Götze y colaboradores desde la década de 1980. Esta teoría describe una desaceleración de la relajación estructural al enfriarse hacia una temperatura crítica Tc, ubicada típicamente un 20% por encima de Tg.