การเปลี่ยนสถานะจากแก้วเป็นของเหลวหรือการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วคือการเปลี่ยนสถานะแบบค่อยเป็นค่อยไปและย้อนกลับได้ในวัสดุอสัณฐาน (หรือในบริเวณอสัณฐานภายในวัสดุ กึ่งผลึก ) จากสถานะ "แก้ว" ที่แข็งและเปราะบางไปสู่สถานะหนืดหรือ "ยาง" เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น^{[ 2 ]}ของแข็งอสัณฐานที่แสดงการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเรียกว่าแก้วการเปลี่ยนสถานะย้อนกลับ ซึ่งเกิดขึ้นจากการ ทำให้ ของเหลวหนืดเย็นตัว ลงจนกลาย เป็นสถานะแก้ว เรียกว่าการทำให้เป็นแก้ว

อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว(Tg ₎ของวัสดุบ่งบอกถึงช่วงอุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (ตามคำจำกัดความเชิงทดลอง โดยทั่วไปจะกำหนดไว้ที่ 100 วินาทีของเวลาการผ่อนคลาย) อุณหภูมินี้จะต่ำกว่าอุณหภูมิหลอมเหลว ( Tm ₎ของสถานะผลึกของวัสดุเสมอ หากมีอยู่ เนื่องจากสถานะแก้วเป็นสถานะพลังงานสูงกว่า (หรือเอนทาลปีที่ความดันคงที่) กว่าสถานะผลึกที่สอดคล้องกัน

พลาสติกแข็ง เช่นโพลีสไตรีนและโพลี(เมทิลเมทาคริเลต)จะถูกใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว กล่าวคือ เมื่ออยู่ในสถานะแก้ว ค่า T _g ของ ทั้งสองชนิดอยู่ที่ประมาณ 100 °C (212 °F) ยางอีลาสโตเมอร์เช่นโพลีไอโซพรีนและโพลีไอโซบิวทิลีนจะถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่าT _gกล่าวคือ ในสถานะยาง ซึ่งมีความอ่อนนุ่มและยืดหยุ่นการเชื่อมโยงข้ามจะป้องกันการไหลของโมเลกุลอย่างอิสระ ทำให้ยางมีรูปร่างที่แน่นอนที่อุณหภูมิห้อง (ตรงข้ามกับของเหลวหนืด) ^{[ 3 ]}

แม้ว่าคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุจะเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว แต่การเปลี่ยนสถานะนี้ไม่ได้ถือเป็นการเปลี่ยนสถานะเฟสแต่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิหนึ่งและกำหนดโดยข้อตกลงหลายประการ^{[ 4 ] [ 5 ]}ข้อตกลงดังกล่าวรวมถึงอัตราการเย็นตัวคงที่ (20 เคลวินต่อนาที (36 °F/นาที)) ^{[ 2 ]}และเกณฑ์ความหนืดที่ 10 ¹² Pa·sเป็นต้น เมื่อเย็นตัวหรือร้อนขึ้นในช่วงการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วนี้ วัสดุยังแสดงการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นในสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและในความร้อนจำเพาะโดยตำแหน่งของผลกระทบเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับประวัติของวัสดุอีกด้วย^{[ 6 ]}คำถามที่ว่าการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วมีสาเหตุมาจากการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วหรือไม่นั้น ยังคงเป็นหัวข้อของการวิจัยอย่างต่อเนื่อง^{[ 4 ] [ 5 ] [ 7 ]}

การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็งอาจเกิดขึ้นได้ทั้งจากการทำความเย็นหรือการอัด^{[ 10 ]}การเปลี่ยนสถานะนี้ประกอบด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่นของความหนืดของวัสดุมากถึง 17 อันดับของขนาดภายในช่วงอุณหภูมิ 500 K โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เด่นชัดในโครงสร้างของวัสดุ^{[ 11 ]}การเปลี่ยนสถานะนี้ตรงกันข้ามกับ การเปลี่ยนสถานะ การแข็งตัวหรือการตกผลึก ซึ่งเป็นการ เปลี่ยนสถานะอันดับแรกในการจำแนกประเภทของ Ehrenfestและเกี่ยวข้องกับความไม่ต่อเนื่องในคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกและไดนามิก เช่น ปริมาตร พลังงาน และความหนืด ในวัสดุหลายชนิดที่ปกติจะเกิดการเปลี่ยนสถานะการแข็งตัว การทำความเย็นอย่างรวดเร็วจะหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนสถานะนี้และส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่อุณหภูมิต่ำกว่าแทน วัสดุอื่นๆ เช่นโพลิเมอร์ หลายชนิด ขาดสถานะผลึกที่กำหนดไว้อย่างดีและก่อตัวเป็นแก้วได้ง่าย แม้กระทั่งเมื่อทำความเย็นหรืออัดอย่างช้าๆ แนวโน้มของวัสดุที่จะก่อตัวเป็นแก้วในขณะที่ถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเรียกว่าความสามารถในการก่อตัวเป็นแก้ว ความสามารถนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุและสามารถทำนายได้โดยทฤษฎีความแข็งแกร่ง^{[ 12 ]}

ที่อุณหภูมิต่ำกว่าช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่าน โครงสร้างแก้วจะไม่คลายตัวตามอัตราการเย็นตัวที่ใช้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของสถานะแก้วโดยประมาณจะเทียบเท่ากับของของแข็งผลึก หากใช้อัตราการเย็นตัวที่ช้าลง เวลาที่เพิ่มขึ้นสำหรับการคลายตัว ของโครงสร้าง (หรือการจัดเรียงตัวใหม่ระหว่างโมเลกุล) อาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์แก้วมีความหนาแน่นสูงขึ้น ในทำนองเดียวกันการอบอ่อน (และทำให้เกิดการคลายตัวของโครงสร้างอย่างช้าๆ) จะทำให้โครงสร้างแก้วเข้าใกล้ความหนาแน่นสมดุลที่สอดคล้องกับของเหลวที่เย็นตัวยิ่งยวดที่อุณหภูมิเดียวกันนี้T _gอยู่ที่จุดตัดระหว่างเส้นโค้งการเย็นตัว (ปริมาตรเทียบกับอุณหภูมิ) สำหรับสถานะแก้วและของเหลวที่เย็นตัวยิ่งยวด^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

โครงสร้างของแก้วในช่วงอุณหภูมินี้จะเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ตามเวลาไปสู่โครงสร้างสมดุล หลักการลดพลังงานอิสระของกิบส์ ให้เหลือน้อย ที่สุดเป็นแรงขับเคลื่อนทางอุณหพลศาสตร์ที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงในที่สุด ที่อุณหภูมิสูงกว่าT _g เล็กน้อย โครงสร้างที่สอดคล้องกับสมดุลที่อุณหภูมิใดๆ จะเกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว ในทางตรงกันข้าม ที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก โครงสร้างของแก้วจะยังคงมีเสถียรภาพอย่างเห็นได้ชัดในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นเรื่อยๆ

ดังนั้น การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นแก้วจึงไม่ใช่การเปลี่ยนสถานะระหว่างสถานะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าสถานะสมดุลที่แท้จริงมักจะเป็นผลึกเสมอ เชื่อกันว่าแก้วมีอยู่ในสถานะที่ถูกล็อกทางจลนศาสตร์ และเอนโทรปี ความหนาแน่น และอื่นๆ ขึ้นอยู่กับประวัติทางความร้อน ดังนั้น การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วจึงเป็นปรากฏการณ์ทางพลวัตเป็นหลัก เวลาและอุณหภูมิเป็นปริมาณที่แลกเปลี่ยนกันได้ (ในระดับหนึ่ง) เมื่อพูดถึงแก้ว ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่มักแสดงออกใน หลักการ ซ้อนทับเวลา-อุณหภูมิเมื่อทำให้ของเหลวเย็นลงระดับความเป็นอิสระภายในจะค่อยๆ หลุดออกจากสมดุลอย่างไรก็ตาม มีการถกเถียงกันมานานแล้วว่ามีการเปลี่ยนสถานะลำดับที่สองที่อยู่เบื้องหลังในขีดจำกัดสมมติฐานของเวลาการผ่อนคลายที่ยาวนานอย่างไม่มีที่สิ้นสุดหรือไม่^{[ 6 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

ใน ของไหลอนุภาค แอนไอโซโทรปิกเช่น ของไหลทรงรี^{[ 21 ] [ 22 ]}ระดับอิสระที่แตกต่างกันสามารถหลุดออกจากสมดุลแยกกันได้ การคำนวณตามทฤษฎีการจับคู่โหมดสำหรับการเปลี่ยนสถานะแก้ว^{[ 23 ]}ทำนายว่าสำหรับทรงรีแข็ง การเปลี่ยนสถานะแก้วแบบการวางแนวหรือการหมุน ซึ่งการวางแนวของอนุภาคจะหยุดลงในขณะที่การเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลยังคงสามารถเป็นแบบกึ่งเออร์โก ดิก ได้^{[ 24 ]}สถานะทางกายภาพที่เกี่ยวข้องที่เรียกว่าแก้วเหลว ซึ่งแตกต่างจากการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นแก้วทั่วไปที่กล่าวถึงข้างต้น ได้รับการสังเกตในภายหลังจากการทดลองในสารแขวนลอยหนาแน่นของคอลลอยด์ ทรงรี ซึ่งการหมุนจะหยุดลงในขณะที่การเคลื่อนที่แบบแปลยังคงเคลื่อนที่ได้ และ ไม่มีการพัฒนาลำดับเนมาติกในระยะยาว^{[ 25 ]}การจำลองพลศาสตร์โมเลกุลของของเหลวทรงรีอ่อนในภายหลังได้จำลองพฤติกรรมนี้ขึ้นมาใหม่ ซึ่งสนับสนุนมุมมองที่ว่าแก้วเหลวคอลลอยด์เป็นสถานะที่หยุดการหมุนซึ่งแตกต่างจากสถานะแก้วทั่วไปที่อธิบายไว้ในบทความนี้ ซึ่งการเคลื่อนที่แบบแปลถูกหยุด^{[ 26 ]}

ในแบบจำลองการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่ทันสมัยกว่า อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วจะสอดคล้องกับอุณหภูมิที่ช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างองค์ประกอบที่สั่นในเมทริกซ์ของเหลวมีขนาดเล็กกว่าพื้นที่หน้าตัดที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบหรือส่วนต่างๆ ขององค์ประกอบเหล่านั้นเมื่ออุณหภูมิลดลง เนื่องจากการป้อนพลังงานความร้อนที่ผันผวนเข้าไปในเมทริกซ์ของเหลว ฮาร์มอนิกของการสั่นจะถูกรบกวนอย่างต่อเนื่องและเกิดช่องว่างชั่วคราว ("ปริมาตรอิสระ") ระหว่างองค์ประกอบ ซึ่งจำนวนและขนาดของช่องว่างเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วT _g0ที่กำหนดในลักษณะนี้เป็นค่าคงที่ของวัสดุในสถานะที่ไม่เป็นระเบียบ (ไม่เป็นผลึก) ซึ่งขึ้นอยู่กับความดันเท่านั้น เนื่องจากความเฉื่อยของเมทริกซ์โมเลกุลเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้T _g0การตั้งสมดุลทางความร้อนจึงล่าช้าออกไปเรื่อยๆ ดังนั้นวิธีการวัดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วแบบปกติจึงให้ ค่า T _gที่สูงเกินไป โดยหลักการแล้ว ยิ่งตั้งอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิช้าลงในระหว่างการวัดค่าT _{g ที่วัดได้ก็จะยิ่งเข้าใกล้} T _g0 มาก ขึ้น^{[ 27 ]}สามารถใช้เทคนิคต่างๆ เช่นการวิเคราะห์เชิงกลแบบไดนามิก เพื่อวัดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้วได้ ^{[ 28 ]}

นิยามของแก้วและการเปลี่ยนสถานะของแก้วยังไม่เป็นที่แน่ชัด และมีการเสนอนิยามต่างๆ มากมายในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา^{[ 29 ]}

Franz Simon : ^{[ 30 ]}แก้วเป็นวัสดุแข็งที่ได้จากการแช่แข็งของเหลวที่เย็นยิ่งยวดในช่วงอุณหภูมิแคบๆ

Zachariasen : ^{[ 31 ]}แก้วเป็นเครือข่ายที่มีระเบียบทางโทโพโลยี โดยมีระเบียบระยะสั้นเทียบเท่ากับในผลึกที่สอดคล้องกัน^{[ 32 ]}

แก้วเป็น "ของเหลวแช่แข็ง" (กล่าวคือ ของเหลวที่สภาวะสมดุลถูกทำลาย) ซึ่งจะค่อยๆ คลายตัวไปสู่สถานะของเหลวเย็นยิ่งยวดโดยธรรมชาติเมื่อเวลาผ่านไปนานพอ

แก้วเป็นของแข็งอสัณฐานที่ไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งมีเสถียรภาพทางจลนศาสตร์ โดยที่ความไม่เป็นระเบียบของโมเลกุลและคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ที่สอดคล้องกับสถานะของสารหลอมเหลวที่เย็นตัวลงที่อุณหภูมิ^T *จะถูกตรึงไว้ โดยที่T*จะแตกต่างจากอุณหภูมิจริงT [ ^{33 ]}

แก้วเป็นสสารควบแน่นที่ไม่สมดุลและไม่เป็นผลึกซึ่งแสดงการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว โครงสร้างของแก้วคล้ายกับของเหลวเย็นยิ่งยวด (SCL) ที่เป็นต้นกำเนิด และแก้วจะผ่อนคลายไปสู่สถานะ SCL โดยธรรมชาติ ชะตากรรมสุดท้ายของแก้วคือการแข็งตัว กล่าวคือ การตกผลึก^{[ 29 ]}

โปรดดูรูปที่ด้านล่างขวาซึ่งแสดงความจุความร้อนเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ ในบริบทนี้T _gคืออุณหภูมิที่สอดคล้องกับจุด A บนเส้นโค้ง^{[ 34 ]}

มีการใช้ คำจำกัดความเชิงปฏิบัติการที่แตกต่างกันของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้วT _gและหลายคำจำกัดความได้รับการรับรองว่าเป็นมาตรฐานทางวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม คำจำกัดความทั้งหมดเป็นไปตามอำเภอใจ และให้ผลลัพธ์เชิงตัวเลขที่แตกต่างกัน: อย่างดีที่สุด ค่าของT _gสำหรับสารที่กำหนดจะสอดคล้องกันภายในไม่กี่เคลวิน คำจำกัดความหนึ่งอ้างอิงถึงความหนืดโดยกำหนดT _g ไว้ ที่ค่า 10 ¹³ poise (หรือ 10 ¹² Pa·s) ดังที่พิสูจน์ได้จากการทดลอง ค่านี้ใกล้เคียงกับจุดอบอ่อนของแก้วหลายชนิด^{[ 35 ]}

ตรงกันข้ามกับความหนืดการขยายตัวทางความร้อนความจุความร้อนโมดูลัสเฉือน และคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมายของแก้ว อนินทรีย์ แสดงการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างฉับพลันที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว ขั้นบันไดหรือจุดหักงอใดๆ ดังกล่าวสามารถใช้กำหนดT _g ได้ เพื่อให้คำจำกัดความนี้สามารถทำซ้ำได้ จะต้องระบุอัตราการทำความเย็นหรือการให้ความร้อน

นิยามของ T _gที่ใช้บ่อยที่สุดคือการใช้พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาเมื่อให้ความร้อนในการวิเคราะห์แคลอรีเมตรีแบบดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิง (DSC ดูรูปประกอบ) โดยทั่วไป ตัวอย่างจะถูกทำให้เย็นลงก่อนด้วยอัตรา 10 K/นาที แล้วจึงให้ความร้อนด้วยอัตราเดียวกัน

นิยามอีกประการหนึ่งของT _gใช้จุดหักงอในไดลาโทเมตรี (หรือที่เรียกว่าการขยายตัวทางความร้อน): โปรดดูรูปด้านบนขวา อัตราการให้ความร้อนที่ 3–5 K/นาที (5.4–9.0 °F/นาที) เป็นเรื่องปกติ ส่วนที่เป็นเส้นตรงด้านล่างและด้านบนของT _gมีสีเขียวT _gคืออุณหภูมิที่จุดตัดของเส้นถดถอยสีแดง^{[ 34 ]}

ด้านล่างนี้คือ ค่า T _g ที่สรุปไว้ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุบางประเภท

ไนลอน-6 แบบแห้งมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่ 47 °C (117 °F) ^{[ 41 ]}ไนลอน-6,6 ในสถานะแห้งมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วประมาณ 70 °C (158 °F) ^{[ 42 ] [ 43 ]}โพลีเอทิลีนมีช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วตั้งแต่ −130 ถึง −80 °C (−202 ถึง −112 °F) ^{[ 44 ]}ค่าข้างต้นเป็นเพียงค่าโดยประมาณเท่านั้น เนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วขึ้นอยู่กับอัตราการเย็นตัวและการกระจายน้ำหนักโมเลกุล และอาจได้รับอิทธิพลจากสารเติมแต่ง สำหรับวัสดุกึ่งผลึก เช่นโพลีเอทิลีนที่มีผลึก 60–80% ที่อุณหภูมิห้อง อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วที่อ้างถึงหมายถึงสิ่งที่เกิดขึ้นกับส่วนที่เป็นอสัณฐานของวัสดุเมื่อเย็นตัวลง

ในปี พ.ศ. 2514 Zeller และPohlค้นพบว่า^{[ 48 ]}เมื่อแก้วมีอุณหภูมิต่ำมาก ~1K ความร้อนจำเพาะของมันจะมีส่วนประกอบเชิงเส้น: นี่เป็นผลที่ผิดปกติ เพราะโดยทั่วไปแล้ววัสดุผลึกจะมีเช่นเดียวกับในแบบจำลอง Debyeสิ่งนี้ได้รับการอธิบายโดยสมมติฐานระบบสองระดับ^{[ 49 ]}ซึ่งระบุว่าแก้วประกอบด้วยระบบสองระดับ ซึ่งมีลักษณะเหมือนบ่อศักย์คู่ที่แยกจากกันด้วยผนัง ผนังนั้นสูงพอที่จะไม่เกิดการอุโมงค์เรโซแนนซ์ แต่การอุโมงค์ความร้อนเกิดขึ้น กล่าวคือ ถ้าบ่อทั้งสองมีผลต่างพลังงานอนุภาคในบ่อหนึ่งสามารถอุโมงค์ไปยังอีกบ่อหนึ่งได้โดยปฏิสัมพันธ์ทางความร้อนกับสิ่งแวดล้อม ลองนึกภาพว่ามีระบบสองระดับจำนวนมากในแก้ว และ ของพวกมันกระจายแบบสุ่มแต่คงที่ ("ความไม่เป็นระเบียบแบบดับ") จากนั้นเมื่ออุณหภูมิลดลง ระดับสองระดับเหล่านี้จะถูกแช่แข็งมากขึ้นเรื่อยๆ (หมายความว่าต้องใช้เวลานานมากจนไม่สามารถสังเกตได้จากการทดลอง) ${\displaystyle c\approx c_{1}T+c_{3}T^{3}}$${\displaystyle c\propto T^{3}}$${\displaystyle \Delta E\sim k_{B}T}$${\displaystyle \Delta E}$

พิจารณาระบบสองระดับเดี่ยวที่ไม่ถูกแช่แข็ง ซึ่งมีช่องว่างพลังงานเท่ากับ โดยระบบนี้อยู่ในการกระจายแบบโบลต์ซมันน์ ดังนั้นพลังงานเฉลี่ยของระบบคือ ${\displaystyle \Delta E=O(1/\beta )}$${\displaystyle ={\frac {\beta \Delta E}{e^{\beta \Delta E}-1}}\beta ^{-1}}$

ทีนี้ สมมติว่าระบบสองระดับทั้งหมดถูกทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นแต่ละระบบจึงเปลี่ยนแปลงน้อยมากเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป ในกรณีนั้น เราสามารถเขียนได้เป็นความหนาแน่นของสถานะที่มีช่องว่างพลังงานนอกจากนี้เรายังสมมติว่ามีค่าเป็นบวกและเรียบใกล้กับ ${\displaystyle \Delta E}$${\displaystyle n(\Delta E)}$${\displaystyle \Delta E}$${\displaystyle n(\Delta E)}$${\displaystyle \Delta E\approx 0}$

ดังนั้น พลังงานรวมที่ระบบสองระดับเหล่านั้นสร้างขึ้นคือ$${\displaystyle {\bar {E}}\sim \int _{0}^{O(1/\beta )}{\frac {\beta \Delta E}{e^{\beta \Delta E}-1}}\beta ^{-1}\;n(\Delta E)d\Delta E=\beta ^{-2}\int _{0}^{O(1)}{\frac {a}{e^{a}-1}}n(a/\beta )da\propto \beta ^{-2}n(0)}$$

ผลที่ได้คือพลังงานเฉลี่ยในระบบสองระดับเหล่านี้มีค่าเท่ากับ ซึ่งนำไปสู่พจน์ หนึ่ง${\displaystyle {\bar {E}}\sim T^{2}}$${\displaystyle \partial _{T}{\bar {E}}\propto T}$

ในการวัดเชิงทดลอง ความจุความร้อนจำเพาะของแก้วจะถูกวัดที่อุณหภูมิต่าง ๆ และมีการพล็อตเป็นกราฟ โดยสมมติว่ากราฟควรแสดงนั่นคือ เส้นตรงที่มีความชันแสดงความจุความร้อนแบบเดบายทั่วไป และจุดตัดแกนตั้งแสดงส่วนประกอบเชิงเส้นที่ผิดปกติ^{[ 47 ]}${\displaystyle (T^{2},c/T)}$${\displaystyle c\approx c_{1}T+c_{3}T^{3}}$${\displaystyle c/T\approx c_{1}+c_{3}T^{2}}$

การศึกษาสมัยใหม่เกี่ยวกับวัสดุที่ก่อตัวเป็นแก้วชี้ให้เห็นว่า การชะลอตัวของพลวัตใกล้กับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของความไม่สม่ำเสมอเชิงพื้นที่ในการเคลื่อนที่ของโมเลกุล การศึกษาเชิงทดลองและการจำลองชี้ให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของโมเลกุลใกล้กับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วจะมีความไม่สม่ำเสมอเชิงพื้นที่ แทนที่จะชะลอตัวลงอย่างสม่ำเสมอทุกส่วน บริเวณที่มีความคล่องตัวค่อนข้างสูงจะอยู่ร่วมกับบริเวณที่มีความคล่องตัวน้อยกว่าอย่างมาก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าความไม่สม่ำเสมอเชิงพลวัต^{[ 50 ]}เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว การผ่อนคลายโครงสร้างจะเกิดขึ้นมากขึ้นผ่านการจัดเรียงใหม่แบบร่วมมือกันที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มของโมเลกุลหรือส่วนของพอลิเมอร์ และขนาดของบริเวณที่จัดเรียงใหม่แบบร่วมมือกันเหล่านี้จะเติบโตขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง^{[ 51 ]}

หลักฐานเชิงทดลองสำหรับความไม่สม่ำเสมอแบบไดนามิกได้รับมาจากการใช้เทคนิคต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปีไดอิเล็กทริก การเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์แบบหลายมิติ และการวัดการเรืองแสงของโมเลกุลเดี่ยว ซึ่งทั้งหมดนี้เผยให้เห็นความแปรผันเชิงพื้นที่ในพลวัตการผ่อนคลายใกล้การเปลี่ยนสถานะแก้ว^{[ 52 ]}การจำลองพลวัตโมเลกุลแสดงให้เห็นการเคลื่อนที่ที่สัมพันธ์กันเชิงพื้นที่และการจัดเรียงอนุภาคแบบคล้ายสายในของเหลวที่เย็นยิ่งยวดและระบบพอลิเมอร์ที่เข้าใกล้การเปลี่ยนสถานะแก้วเช่นกัน^{[ 53 ] [ 54 ]}

ความไม่สม่ำเสมอแบบไดนามิกได้รับการเสนอให้เป็นคำอธิบายสำหรับคุณสมบัติหลายประการของพอลิเมอร์ที่ก่อตัวเป็นแก้ว รวมถึงพฤติกรรมการผ่อนคลายที่ไม่เป็นแบบเอกซ์โพเนนเชียล การเบี่ยงเบนจากการซ้อนทับของเวลา-อุณหภูมิ และการเบี่ยงเบนจากคำอธิบายปริมาตรอิสระแบบง่ายๆ การสังเกตเหล่านี้สนับสนุนมุมมองที่ว่าการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วถูกควบคุมโดยพลวัตแบบร่วมมือกันมากกว่าการเคลื่อนที่ของส่วนย่อยเฉพาะที่เท่านั้น^{[ 55 ]}

เมื่อของเหลวเย็นตัวลงต่ำกว่าจุดเดือด ความแตกต่างของเอนโทรปีระหว่างสถานะของเหลวและของแข็งจะลดลง โดยการประมาณค่าความจุความร้อนของของเหลวที่เย็นตัวลงต่ำกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเราสามารถคำนวณอุณหภูมิที่ความแตกต่างของเอนโทรปีเป็นศูนย์ได้ อุณหภูมินี้ได้รับการตั้งชื่อว่าอุณหภูมิเคาซ์มันน์

หากของเหลวสามารถเย็นตัวลงต่ำกว่าอุณหภูมิ Kauzmann ได้ และแสดงเอนโทรปีที่ต่ำกว่าเฟสผลึกจริง ๆ นี่จะเป็นเรื่องที่ขัดแย้งกัน เนื่องจากเฟสของเหลวควรมีเอนโทรปีการสั่นสะเทือนเท่ากัน แต่มีเอนโทรปีตำแหน่งที่สูงกว่าเฟสผลึกมาก นี่คือความขัดแย้งของ Kauzmannซึ่งยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างแน่ชัด^{[ 56 ] [ 57 ]}

มีวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้หลายวิธีสำหรับปริศนาของเคาซ์มันน์

คาวซ์มันน์เองได้ไขปริศนาเรื่องเอนโทรปีโดยตั้งสมมติฐานว่าของเหลวที่เย็นยิ่งยวดทั้งหมดจะต้องตกผลึกก่อนที่จะถึงอุณหภูมิคาวซ์มันน์

บางทีที่อุณหภูมิ Kauzmann แก้วอาจถึงเฟส แก้วในอุดมคติ ซึ่งยังคงเป็นอสัณฐาน แต่มีระเบียบอสัณฐานระยะยาวซึ่งลดเอนโทรปีโดยรวมลงจนเท่ากับของผลึก แก้วในอุดมคติจะเป็นเฟสที่แท้จริงของสสาร^{[ 57 ] [ 58 ]} แก้วในอุดมคติเป็นเพียงสมมติฐาน แต่ไม่สามารถสังเกตได้ตามธรรมชาติ เนื่องจากต้องใช้เวลานานเกินไปในการก่อตัว สิ่งที่ใกล้เคียงกับแก้วในอุดมคติได้รับการสังเกตแล้วในชื่อ "แก้วที่มีเสถียรภาพสูงมาก" ซึ่งเกิดจากการตกตะกอนของไอ^{[ 59 ]}

บางทีอาจต้องมีการเปลี่ยนสถานะก่อนที่เอนโทรปีของของเหลวจะลดลง ในสถานการณ์นี้ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเรียกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วในอุดมคติทางแคลอริเมตริกT _0cในมุมมองนี้ การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วไม่ได้เป็นเพียง ผล ทางจลนศาสตร์ กล่าวคือเป็นเพียงผลจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็วของสารหลอมเหลว แต่มีพื้นฐาน ทางอุณหพลศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการก่อตัวของแก้ว อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว:

${\displaystyle T_{g}\to T_{0c}{\text{ as }}{\frac {dT}{dt}}\to 0.}$

บางทีความจุความร้อนของของเหลวที่เย็นยิ่งยวดใกล้กับอุณหภูมิเคาซ์มันน์อาจลดลงอย่างราบรื่นไปสู่ค่าที่น้อยลง

บางทีการเปลี่ยนสถานะอันดับแรกไปสู่สถานะของเหลวอื่นอาจเกิดขึ้นก่อนอุณหภูมิเคาซ์มันน์ โดยที่ความจุความร้อนของสถานะใหม่นี้อาจน้อยกว่าที่ได้จากการประมาณค่าจากอุณหภูมิที่สูงกว่า

เส้นโค้งการซ้อนทับเวลา-อุณหภูมิเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับการวิเคราะห์วัสดุพอลิเมอร์และวัสดุทางรีโอโลยีใกล้กับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว การใช้งานที่สำคัญอย่างหนึ่งของเส้นโค้งการซ้อนทับเวลา-อุณหภูมิ (TTS) คือการคาดการณ์พฤติกรรมความยืดหยุ่นหนืดในระยะยาวของวัสดุโดยใช้ข้อมูลการทดลองสำหรับพฤติกรรมความยืดหยุ่นหนืดในระยะสั้นของวัสดุ ดังนั้นจึงสามารถให้ข้อมูลสำคัญสำหรับการออกแบบวัสดุพอลิเมอร์ในช่วงเวลาและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน (รวมถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว)

เส้นโค้ง TTS มีประโยชน์อย่างมากในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุพอลิเมอร์ เนื่องจากคุณสมบัติความยืดหยุ่นหนืด (viscoelastic behavior) ที่การไหลและการเสียรูปของวัสดุขึ้นอยู่กับทั้งเวลาและอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น พิจารณาพฤติกรรมของพอลิเมอร์ทั่วไปที่รับน้ำหนักคงที่คุณจะคาดหวังว่าความเครียด/การเสียรูปของวัสดุจะเพิ่มขึ้นตามเวลา เนื่องจากระบบมีแนวโน้มที่จะลดความเครียดเฉพาะที่โดยการจัดเรียงโครงสร้างโมเลกุลใหม่ ดังนั้น การวัดสมรรถนะทางกลในระยะสั้นใดๆ จะให้ค่าที่ต่ำกว่าหรือสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่วัด วิธีหนึ่งในการกำหนดคุณสมบัติ/สมรรถนะทางกลที่ต้องการของวัสดุคือการศึกษาพฤติกรรมของวัสดุที่อุณหภูมิหรือช่วงเวลาที่สนใจ อย่างไรก็ตาม หากช่วงเวลาหรืออุณหภูมิที่ต้องการสูงมาก วิธีนี้อาจกลายเป็นเรื่องที่สิ้นเปลืองทั้งเวลาและค่าใช้จ่ายอย่างรวดเร็ว ดังนั้น เส้นโค้ง TTS จึงเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมในการทำนายคุณสมบัติทางรีโอโลยีในระยะยาวของวัสดุพอลิเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้ข้อมูลจากพฤติกรรมในระยะสั้น

เส้นโค้งการซ้อนทับเวลา-อุณหภูมิ หรือที่รู้จักกันในชื่อวิธีตัวแปรลดทอนนั้น มีพื้นฐานมาจากหลักการ/สมมติฐานสำคัญสองประการสมมติฐานแรกคือ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิส่งผลให้ความถี่ของการจัดเรียงโมเลกุลใหม่ในวัสดุหนืดหยุ่นเพิ่มขึ้น ดังนั้น ที่อุณหภูมิสูง การเสียรูปและความเครียดจะเปลี่ยนแปลงในอัตราที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับอุณหภูมิต่ำ สมมติฐานที่สองคือ มีความสมดุลโดยตรงระหว่างอุณหภูมิและเวลา (ความถี่) กล่าวคือ ผลของการเพิ่มอุณหภูมิมีความสมดุลโดยตรงกับผลของการเพิ่มช่วงเวลาในแง่ของผลกระทบต่อพฤติกรรมหนืดหยุ่นของวัสดุพอลิเมอร์ ดังนั้น หากเก็บรวบรวมพฤติกรรมการเสียรูปและความเครียดของวัสดุพอลิเมอร์ในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่อุณหภูมิสูง ข้อมูลที่ได้สามารถเลื่อนเพื่อกำหนดพฤติกรรมของวัสดุที่อุณหภูมิเฉพาะในช่วงเวลาที่ยาวขึ้นได้ เส้นโค้งที่ได้หลังจากเลื่อนแล้วนี้เรียกว่าเส้นโค้งหลัก (master curve ) มีแบบจำลองที่แตกต่างกันมากมายที่สามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดปริมาณการเลื่อนที่จำเป็นในการฉายเส้นโค้งทดลองเพื่อให้ได้เส้นโค้งหลัก อย่างไรก็ตาม แบบจำลองที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสองแบบคือ แบบจำลองวิลเลียมส์ แลนเดลส์ เฟอร์รี (WLF) และสมการอาร์เรเนียส

รูป !!!

รูปด้านบนแสดงกราฟการซ้อนทับของเวลาและอุณหภูมิโดยทั่วไป โดยแกน x กำหนดให้เป็น log(เวลา) และแกน y กำหนดให้เป็นค่าการคลายตัว (creep compliance) โดยทั่วไป แกน y จะเป็นค่าการคลายตัวหรือค่าโมดูลัสยืดหยุ่น/โมดูลัสการเก็บรักษา (G') จากรูปด้านบน จะเห็นได้ว่ากราฟการคลายตัวในระยะสั้นจะเลื่อนไปตามแกน x เพื่อให้ได้เส้นโค้งหลัก การเลื่อนแกน x นี้สามารถกำหนดได้โดยใช้สมการ WLF หรือสมการ Arrhenius

${\displaystyle logA_{T}={-C1*(T-T_{ref}) \over C2+(T-T_{ref})}}$ - สมการของวิลเลียมส์ แลนเดลส์ เฟอร์รี

สมการข้างต้นอธิบายสมการ WLFโดยที่ log At แทนการเลื่อนแกน x ที่จำเป็นเพื่อให้ได้เส้นโค้งหลัก อุณหภูมิอ้างอิงคืออุณหภูมิที่ได้เส้นโค้งหลัก ในขณะที่ตัวแปรอุณหภูมิอีกตัว T แทนอุณหภูมิที่เก็บข้อมูลการคลายตัวระยะสั้น สมการ Williams Landels Ferry มีประโยชน์และแม่นยำที่สุดสำหรับการทำความเข้าใจพฤติกรรมเวลา-อุณหภูมิของวัสดุพอลิเมอร์ใกล้บริเวณการเปลี่ยนสถานะแก้ว เนื่องจากสมมติฐานภายในของแบบจำลอง สมการ WLF อิงตามทฤษฎีปริมาตรอิสระของวัสดุสำหรับการเปลี่ยนสถานะแก้ว มีสมมติฐานหลักสองประการ ประการแรกคือมีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่เพิ่มขึ้นระหว่างปริมาตรอิสระเศษส่วนของวัสดุกับอุณหภูมิ สมมติฐานประการที่สองคือเมื่อปริมาตรอิสระของวัสดุเพิ่มขึ้น ความหนืดจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีปริมาตรมากขึ้นสำหรับอนุภาคที่จะเคลื่อนที่ (การไหลง่ายขึ้น) ภายในทฤษฎีปริมาตรอิสระ ค่าคงที่เชิงประจักษ์ 𝐶1 และ 𝐶2 ในสมการ Williams Landels Ferry สามารถตีความได้ในแง่ของการพึ่งพาอุณหภูมิของปริมาตรอิสระเศษส่วน การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในพอลิเมอร์ถือว่าขึ้นอยู่กับค่าผกผันของปริมาตรอิสระเศษส่วนที่มีอยู่แบบเลขชี้กำลัง หากปริมาตรอิสระเศษส่วนเพิ่มขึ้นโดยประมาณเป็นเส้นตรงกับอุณหภูมิเหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว 𝑇 _𝑔ค่าคงที่ 𝐶1 และ 𝐶2 สามารถเชื่อมโยงกับปริมาตรอิสระเศษส่วนที่ 𝑇 _𝑔และสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของปริมาตรอิสระได้^{[ 60 ]}

แบบจำลองอีกแบบหนึ่งที่ใช้ในการหาค่าการเปลี่ยนแปลงคือแบบจำลองอาร์เรเนียสซึ่งมีความแม่นยำกว่าสำหรับอุณหภูมิที่อยู่ห่างจากบริเวณการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว สมการด้านล่างอธิบายแบบจำลองอาร์เรเนียส โดยที่ E คือพลังงานกระตุ้น และ R คือค่าคงที่ของก๊าซในอุดมคติ ตัวแปรอุณหภูมิ T และ Tref หมายถึงอุณหภูมิที่วัดและอุณหภูมิอ้างอิงตามลำดับ การใช้งานที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของแบบจำลองอาร์เรเนียสคือการหาค่าพลังงานกระตุ้นของวัสดุพอลิเมอร์ใกล้กับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว แม้ว่าสมการ WLF จะมีความแม่นยำกว่าใกล้กับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว แต่ก็สามารถนำมาใช้โดยตรงในการประมาณค่าพลังงานกระตุ้นของวัสดุได้

${\displaystyle logA_{T}={E \over R*(T-T_{ref})}}$ - สมการอาร์เรเนียส

โดยรวมแล้ว การประยุกต์ใช้เส้นโค้งการซ้อนทับเวลา-อุณหภูมิใกล้บริเวณการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสำหรับวัสดุหนืดหยุ่นมีอยู่ไม่กี่อย่างที่สำคัญ ได้แก่ การทำนายพฤติกรรมหนืดหยุ่นในระยะยาวจากข้อมูลการทดลองในระยะสั้น การกำหนดลักษณะของบริเวณการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว และการระบุความเท่าเทียมกันของเวลา-อุณหภูมิของวัสดุใกล้บริเวณการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว

ซิลิกา (สารประกอบทางเคมี SiO₂ _{) มีโครงสร้าง} ผลึกที่แตกต่างกันหลายรูป_แบบนอกเหนือจากโครงสร้างควอตซ์ โครงสร้างผลึกเกือบทั้งหมดประกอบด้วย หน่วย SiO₄ รูปทรงสี่เหลี่ยม ด้านเท่าที่เชื่อมต่อกันด้วยจุดยอดร่วม กัน ในรูปแบบต่างๆ ( สติโชไวต์ซึ่งประกอบด้วยหน่วย SiO₆ รูปทรงแปดเหลี่ยม_{ที่ เชื่อมต่อกัน เป็นข้อยกเว้นหลัก) ความ} ^ยาวพันธะ Si-O แตกต่างกันไปตามโครงสร้างผลึกแต่ละแบบ ตัวอย่างเช่น ใน α-ควอตซ์ ความยาวพันธะคือ 161 พิโคเมตร (6.3 × 10⁻⁹  นิ้ว) ในขณะที่ใน α-ไตรไดไมต์ ความยาวพันธะจะอยู่ในช่วง 154–171 พิโคเมตร (6.1 ^{× 10⁻⁹ – 6.7 × 10⁻⁹} นิ้ว ) ^มุมพันธะSi -  O-Si ก็แตกต่างกันไปเช่นกัน ตั้งแต่ 140° ใน α-ไตรไดไมต์ ไปจนถึง 144° ใน α-ควอตซ์ และ 180° ใน β-ไตรไดไมต์ การเบี่ยงเบนใดๆ จากพารามิเตอร์มาตรฐานเหล่านี้ ถือเป็นความแตกต่างหรือความแปรผันทางโครงสร้างจุลภาค ซึ่งแสดงถึงแนวโน้มไปสู่ของแข็งอสัณฐานของแข็งเนื้อแก้ว หรือของแข็งคล้ายแก้วอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะT_{_g}ในซิลิเกตมีความสัมพันธ์กับพลังงานที่จำเป็นในการทำลายและสร้างพันธะโควาเลนต์ขึ้นใหม่ในโครงข่ายอสัณฐาน (หรือโครงข่ายแบบสุ่ม) ของพันธะโควาเลนต์ค่า T _{_g} ได้รับอิทธิพลอย่างชัดเจนจากองค์ประกอบทางเคมีของแก้ว ตัวอย่างเช่น การเติมธาตุต่างๆ เช่นB , Na , KหรือCaลงในแก้วซิลิกาซึ่งมีวาเลนซีต่ำกว่า 4 จะช่วยทำลายโครงสร้างโครงข่าย จึงทำให้ค่าT_{_g} ลดลง ในทางกลับกันPซึ่งมีวาเลนซี 5 จะช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับโครงข่ายที่เป็นระเบียบ จึงทำให้ค่าT_{_g} เพิ่มขึ้น ^{[ 61 ]} T _gเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแข็งแรงของพันธะ เช่น ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์แบบกึ่งสมดุลของพันธะ เช่น ขึ้นอยู่กับเอนทาลปีH _dและเอนโทรปีS _dของคอนฟิกูรอน – พันธะที่แตกหัก: T _g = H _d  / [ S _d  + R ln[(1 −  f _c )/  f _c ] โดยที่ R คือค่าคงที่ของแก๊ส และf _cคือเกณฑ์การซึมผ่าน สำหรับสารหลอมเหลวที่แข็งแรง เช่น Si O ₂เกณฑ์การซึมผ่านในสมการข้างต้นคือความหนาแน่นวิกฤต Scher–Zallen สากลในพื้นที่ 3 มิติ เช่นf_c = 0.15 อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุที่เปราะบาง ค่าเกณฑ์การซึมผ่านจะขึ้นอยู่กับวัสดุและf _c  ≪ 1 ^{[ 61 ]}เอนทาลปีH _dและเอนโทรปีS _dของคอนฟิกูรอน – พันธะที่แตกหัก สามารถหาได้จากข้อมูลการทดลองที่มีอยู่เกี่ยวกับความหนืด^{[ 62 ]}บนพื้นผิวของฟิล์ม SiO _{2 กล้องจุลทรรศน์แบบสแกนอุโมงค์ได้แยกกลุ่มของ SiO 2} ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 5 ซึ่งเคลื่อนที่ในลักษณะสองสถานะในช่วงเวลาหลายนาที ซึ่งเร็วกว่าพลวัตในเนื้อวัสดุมาก แต่สอดคล้องกับแบบจำลองที่เปรียบเทียบพลวัตในเนื้อวัสดุและบนพื้นผิว^{[ 63 ] [ 64 ]}

ในพอลิเมอร์อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วT _gมักจะแสดงเป็นอุณหภูมิที่พลังงานอิสระของกิบส์มีค่า มากกว่า พลังงานกระตุ้นสำหรับการเคลื่อนที่ร่วมกันขององค์ประกอบประมาณ 50 องค์ประกอบของพอลิเมอร์ ซึ่งทำให้โซ่โมเลกุลสามารถเลื่อนผ่านกันได้เมื่อมีการใช้แรง จากคำจำกัดความนี้ เราจะเห็นได้ว่าการนำกลุ่มเคมีที่ค่อนข้างแข็ง (เช่น วงแหวน เบนซีน ) เข้ามาจะรบกวนกระบวนการไหลและทำให้T _{g เพิ่มขึ้น} ^{[ 65 ]} ความแข็งของเทอร์โมพลาสติกจะลด ลง เนื่องจากผลกระทบนี้ (ดูรูป) เมื่อถึงอุณหภูมิแก้วแล้ว ความแข็งจะคงที่อยู่ชั่วขณะหนึ่ง กล่าวคือ ที่หรือใกล้E ₂จนกระทั่งอุณหภูมิเกินT _mและวัสดุจะหลอมเหลว บริเวณนี้เรียกว่าที่ราบยาง

ในการรีดผ้า ผ้าจะถูกทำให้ร้อนผ่านช่วงการเปลี่ยนผ่านนี้ ทำให้โซ่พอลิเมอร์เคลื่อนที่ได้ น้ำหนักของเตารีดจะทำให้เกิดการวางแนวที่ต้องการT _gสามารถลดลงได้อย่างมากโดยการเติมพลาสติไซเซอร์ลงในเมทริกซ์พอลิเมอร์ โมเลกุลของพลาสติไซเซอร์ที่มีขนาดเล็กกว่าจะฝังตัวอยู่ระหว่างโซ่พอลิเมอร์ เพิ่มระยะห่างและปริมาตรอิสระ และช่วยให้พวกมันเคลื่อนที่ผ่านกันได้แม้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่า การเติมพลาสติไซเซอร์สามารถควบคุมพลวัตของโซ่พอลิเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และครอบงำปริมาณของปริมาตรอิสระที่เกี่ยวข้อง ทำให้การเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้นของปลายพอลิเมอร์ไม่ปรากฏชัด^{[ 66 ]}การเพิ่มกลุ่มข้าง ที่ไม่ทำปฏิกิริยา กับพอลิเมอร์ยังสามารถทำให้โซ่แยกออกจากกัน ลดT _gได้ หากพลาสติกที่มีคุณสมบัติที่ต้องการบางอย่างมีT _gสูงเกินไป บางครั้งอาจนำไปรวมกับพลาสติกอื่นในโคพอลิเมอร์หรือวัสดุคอมโพสิตที่มีT _gต่ำกว่าอุณหภูมิที่ต้องการใช้งาน โปรดทราบว่าพลาสติกบางชนิดใช้ที่อุณหภูมิสูง เช่น ในเครื่องยนต์รถยนต์ และบางชนิดใช้ที่อุณหภูมิต่ำ^{[ 38 ]}

ใน วัสดุที่มีคุณสมบัติ หนืดและยืดหยุ่นพฤติกรรมคล้ายของเหลวขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุนั้น และจึงแปรผันไปตามอัตราการรับแรง กล่าวคือ ความเร็วในการออกแรงของเล่นซิลิโคน อย่าง ซิลลี่พัตตี้มีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับอัตราเวลาในการออกแรง: ถ้าดึงช้าๆ มันจะไหลเหมือนของเหลวที่มีความหนืดสูง แต่ถ้าตีด้วยค้อน มันจะแตกเหมือนแก้ว

เมื่อ ยางเย็น ตัวลง จะเกิดการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นแก้วซึ่งเรียกอีกอย่างว่า การเปลี่ยนสถานะจากยาง เป็น แก้ว

การผสมโพลิเมอร์เป็นกระบวนการที่นำโพลิเมอร์สองชนิดขึ้นไปมาผสมกันเพื่อสร้างโพลิเมอร์ใหม่ที่มีคุณสมบัติแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากคุณสมบัติของโพลิเมอร์แต่ละชนิด กระบวนการผสมนี้สามารถส่งผลให้ได้คุณสมบัติที่ดีขึ้น เช่น ความแข็งแรงหรือความยืดหยุ่นที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น บรรจุภัณฑ์ ชิ้นส่วนยานยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีการจำแนกประเภทของโพลิเมอร์ผสมหลายประเภท แต่ในการอภิปรายเกี่ยวกับผลกระทบต่อการเปลี่ยนสถานะแก้ว ฉันจะจำแนกโพลิเมอร์ผสมออกเป็นแบบผสมกันได้และแบบผสมกันไม่ได้^{[ 67 ]}

ความสามารถในการผสมกันหมายถึงการผสมของพอลิเมอร์แต่ละชนิดในระดับโมเลกุล ในขณะที่พอลิเมอร์ที่ผสมกันได้จะผสมกันได้ดี พอลิเมอร์ที่ผสมกันไม่ได้จะยังคงแยกออกจากกันภายในส่วนผสมในระดับโมเลกุล ความสามารถในการผสมกันของพอลิเมอร์มีผลกระทบต่อบริเวณการเปลี่ยนสถานะแก้วของส่วนผสมพอลิเมอร์^{[ 67 ]}

โดยทั่วไป สำหรับพอลิเมอร์ผสมที่ไม่สามารถผสมกันได้ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วของพอลิเมอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงตามองค์ประกอบ และจะคงอยู่ในช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วเดียวกันกับค่าของพอลิเมอร์บริสุทธิ์^{[ 68 ]}พอลิเมอร์ส่วนใหญ่ไม่สามารถผสมกันได้ทางเทอร์โมไดนามิกส์เนื่องจากเอนโทรปีเชิงโครงสร้างของการผสมต่ำ พอลิเมอร์ผสมที่ไม่สามารถผสมกันได้มักผลิตโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการแปรรูปด้วยการหลอม ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตได้ในต้นทุนที่ต่ำมาก ในระดับโมเลกุล เฟสในส่วนผสมของพอลิเมอร์แต่ละชนิดยังคงแยกจากกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพอลิเมอร์แต่ละชนิดจึงคงอุณหภูมิ/ช่วงการเปลี่ยนสถานะแก้วเดียวกันกับในรูปแบบบริสุทธิ์ ในพอลิเมอร์ผสมที่ไม่สามารถผสมกันได้ การแยกเฟสของพอลิเมอร์แต่ละชนิดส่งผลให้อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วของแต่ละเฟสแตกต่างกัน การใช้แคลอรีเมตรีแบบสแกนดิฟเฟอเรนเชียล (DSC) หรือการวิเคราะห์เชิงกลแบบไดนามิก (DMA) สามารถเปิดเผยอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วของพอลิเมอร์ผสมที่ไม่สามารถผสมกันได้ ผลลัพธ์ควรแสดงยอดที่แตกต่างกันสองยอดขึ้นไป ขึ้นอยู่กับจำนวนเฟสที่แยกจากกันในพอลิเมอร์ผสมที่ไม่สามารถผสมกันได้ การปรากฏของยอดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้วที่แตกต่างและเฉพาะเจาะจงนี้ บ่งชี้ถึงการแยกเฟส และยังสามารถนำมาใช้ในการจำแนกได้ว่าส่วนผสมของพอลิเมอร์นั้นไม่สามารถผสมกันได้หรือไม่

ในทางกลับกัน สำหรับสารผสมพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ดี ซึ่งพอลิเมอร์แต่ละชนิดผสมกันได้อย่างเหมาะสมและสมบูรณ์ จะมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วเพียงค่าเดียวซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่างค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) ของพอลิเมอร์แต่ละชนิด อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วของสารผสมพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ดีนั้นไม่จำเป็นต้องอยู่ระหว่างค่า Tg เสมอไป อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วของสารผสมพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ดีนั้นได้รับอิทธิพลจากองค์ประกอบและค่า Tg ของพอลิเมอร์แต่ละชนิดสมการ/แบบจำลองฟลอรี-ฟ็อกซ์สามารถใช้ในการประมาณอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วของสารผสมพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ดีได้อย่างแม่นยำในระดับหนึ่ง เมื่อมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างพอลิเมอร์แต่ละชนิด แบบจำลองฟ็อกซ์สมมติว่าการผสมเป็นไปอย่างสมบูรณ์แบบและสายโซ่กระจายตัวอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้งานได้อย่างแม่นยำเฉพาะเมื่อมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างพอลิเมอร์แต่ละชนิดเท่านั้น สมการด้านล่างอธิบายสมการฟ็อกซ์โดยที่ w คือสัดส่วนน้ำหนักของพอลิเมอร์แต่ละชนิด และ Tg แทนอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว

${\displaystyle {1 \over T_{g}}={w_{1} \over T_{g1}}+{w_{2} \over T_{g2}}}$ - สม การฟ็อกซ์

โลหะแก้วขนาดใหญ่ (BMGs) เป็นโลหะผสมอสัณฐาน โดยเนื้อแท้ แต่ในขณะที่โลหะผสมอสัณฐานแบบดั้งเดิมมักจะเกิดขึ้นที่อัตราการเย็นตัวสูงเพื่อยับยั้งการเกิดนิวเคลียสของเฟสผลึกBMGs สามารถเกิดขึ้นได้ที่อัตราการเย็นตัววิกฤตที่ต่ำกว่าอัตราการเย็นตัวสูงที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของโลหะผสมอสัณฐานแบบดั้งเดิมจำกัดรูปแบบของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปให้เป็นผง ฟิล์ม การตกตะกอน และริบบอน คำจำกัดความของ BMG ที่เสนอโดยSuryanarayana และ Inoueกำหนดให้โลหะอสัณฐานต้องมี: ^{[ 69 ]}

• อย่างน้อยต้องมีส่วนประกอบสามอย่าง
• อัตราการแข็งตัวต่ำ ประมาณ 1000 K s−1 หรือต่ำกว่า
• หน้าตัดขนาดใหญ่ อย่างน้อย 1 มิลลิเมตร
• บริเวณของเหลวเย็นยิ่งยวดขนาดใหญ่

เมื่อเปรียบเทียบกับแก้วประเภทต่างๆ มากมาย โลหะแก้ว (BMGs) มีคุณสมบัติที่เหนือกว่าในแง่ของลักษณะที่เป็นอสัณฐานและความแข็งแรงเชิงกลสูง อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของ BMGs คือพฤติกรรมการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว เมื่อโลหะแก้วเย็นตัวลงจากอุณหภูมิสูงไปสู่อุณหภูมิต่ำ พวกมันจะเปลี่ยนจากสถานะของเหลวที่เย็นยิ่งยวดไปเป็นสถานะแก้ว และในทางกลับกัน ในทางวิทยาศาสตร์ โลหะแก้วถูกนิยามว่าเป็นโลหะผสมอสัณฐานที่แสดงการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว การเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วนี้ทำให้วัสดุมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิต่ำและมีความยืดหยุ่นสูงมากที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในคุณสมบัติทางกายภาพและทางความร้อนของวัสดุที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว

ไม่ว่าการจัดเรียงอะตอมจะเป็นอย่างไร ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่ยอมรับว่าความไม่เป็นระเบียบของโลหะแก้วนั้นสามารถคงอยู่ได้เฉพาะในระดับความยาวที่กำหนดเท่านั้น อะตอมในโลหะแก้วมีแนวโน้มที่จะสร้างระเบียบในระยะสั้น โดยที่สภาพแวดล้อมของอะตอมข้างเคียงที่ใกล้ที่สุดในบริเวณนั้นคล้ายคลึงกับอะตอมที่เทียบเท่ากันอื่นๆ แต่ความสม่ำเสมอนี้จะไม่คงอยู่เมื่อเดินทางในระยะทางที่ไกลพอสมควร เนื่องจากโลหะแก้วที่ดีมักมีความหนาแน่นสูงกว่าโลหะผสมอสัณฐานทั่วไปที่มีอัตราการเย็นตัววิกฤตสูง จึงแนะนำให้มีองค์ประกอบที่มีความหนาแน่นในการบรรจุสูงเพื่อให้ได้คุณสมบัติการขึ้นรูปแก้วที่ดี

ภาพที่ 1cแสดงผลการวิเคราะห์แคลอรีเมตรีแบบดิฟเฟอเรนเชียลของตัวอย่างโลหะแก้วขนาดใหญ่ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วและการมีอยู่ของบริเวณของเหลวเย็นยิ่งยวดที่กว้าง

บริเวณของของเหลวที่เย็นยิ่งยวดถูกกำหนดโดยอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (Tg) และอุณหภูมิการตกผลึก (Tx) อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วแสดงถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่านั้นวัสดุจะกลายเป็นของแข็งอสัณฐานที่แข็งตัว ระหว่างอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วและอุณหภูมิการตกผลึก วัสดุจะอยู่ในสถานะของเหลวที่เย็นยิ่งยวด บริเวณของของเหลวที่เย็นยิ่งยวดที่กว้างขึ้นช่วยให้การก่อตัวของแก้วง่ายขึ้นโดยไม่มีการตกผลึกที่ไม่พึงประสงค์ และเพิ่มโอกาสในการสร้างโครงสร้างอสัณฐานที่เสถียรมากขึ้นในระหว่างการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว สุดท้าย บริเวณของของเหลวที่เย็นยิ่งยวดทำให้วัสดุมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปคล้ายพอลิเมอร์ (เช่น การขึ้นรูป การหล่อ หรือการขึ้นรูปเหมือนเทอร์โมพลาสติก) ในขณะที่แสดงคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของโลหะที่อุณหภูมิสูงกว่า บริเวณของของเหลวที่เย็นยิ่งยวดเป็นคุณสมบัติสำคัญของโลหะแก้วที่ทำให้มีประโยชน์สำหรับการใช้งาน เช่น การปล implants ทางการแพทย์

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในสสารควบแน่นสามารถแสดงได้ด้วยอนุกรมฟูริเยร์ซึ่งการตีความทางกายภาพประกอบด้วยการซ้อนทับของคลื่นตามยาวและตามขวาง ของการกระจัดของอะตอมที่มีทิศทางและความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ในระบบอะตอมเดี่ยว คลื่นเหล่านี้เรียกว่าความผันผวนของความหนาแน่น (ในระบบหลายอะตอม อาจรวมถึง ความผันผวน ขององค์ประกอบ ด้วย ) ^{[ 70 ]}

ดังนั้นการเคลื่อนที่ทางความร้อนในของเหลวสามารถแยกย่อยได้เป็นการสั่นสะเทือนตามยาวขั้น พื้นฐาน (หรือโฟนอน อะคูสติก ) ในขณะที่การสั่นสะเทือนตามขวาง (หรือคลื่นเฉือน) เดิมทีอธิบายไว้เฉพาะใน ของแข็ง ยืดหยุ่นที่แสดงสถานะผลึกที่มีระเบียบสูงของสสาร กล่าวอีกนัยหนึ่ง ของเหลวธรรมดาไม่สามารถรองรับแรงที่กระทำในรูปของความเค้นเฉือนได้และจะยอมจำนนทางกลผ่านการเสียรูปพลาสติก ในระดับมหภาค (หรือการไหลหนืด) ยิ่งไปกว่านั้น ข้อเท็จจริงที่ว่าของแข็งเสียรูปเฉพาะที่ในขณะที่ยังคงความแข็งแกร่ง ไว้ ในขณะที่ของเหลว ยอมจำนนต่อการ ไหลหนืด ใน ระดับมหภาคเพื่อตอบสนองต่อการใช้แรงเฉือน ที่กระทำนั้น ได้ รับการยอมรับจากหลายคนว่าเป็นความแตกต่างทางกลระหว่างทั้งสอง^{[ 71 ] [ 72 ]}

อย่างไรก็ตาม Frenkel ได้ชี้ให้เห็นถึงข้อบกพร่องของข้อสรุปนี้ในการแก้ไขทฤษฎีจลน์ของของแข็งและทฤษฎีความยืดหยุ่นในของเหลวการแก้ไขนี้เป็นผลโดยตรงจากลักษณะต่อเนื่องของ การเปลี่ยนผ่านแบบ วิสโคอีลาสติกจากสถานะของเหลวไปสู่สถานะของแข็งเมื่อการเปลี่ยนผ่านไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกับการตกผลึก—ดังนั้นจึงเป็นของเหลวหนืด ที่เย็นตัวยิ่งยวด ดังนั้นเราจึงเห็นความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างโฟนอนอะคูสติกตามขวาง (หรือคลื่นเฉือน) และการเริ่มต้นของความแข็งแกร่งเมื่อเกิดการกลายเป็นแก้วดังที่ Bartenev ได้อธิบายไว้ในคำอธิบายเชิงกลของกระบวนการกลายเป็นแก้ว^{[ 73 ] [ 74 ]}

ความเร็วของโฟนอนอะคูสติกตามยาวในสสารควบแน่นเป็นสาเหตุโดยตรงของการนำความร้อนที่ทำให้ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่าง องค์ประกอบปริมาตร ที่ถูกบีบอัดและขยายตัวมีความสม่ำเสมอ Kittel เสนอว่าพฤติกรรมของแก้วนั้นตีความได้ในแง่ของ " ระยะทางอิสระเฉลี่ย " ที่คงที่โดยประมาณสำหรับโฟนอนของแลตติส และค่าของระยะทางอิสระเฉลี่ยนั้นอยู่ในลำดับขนาดของความไม่เป็นระเบียบในโครงสร้างโมเลกุลของของเหลวหรือของแข็ง ระยะทางอิสระเฉลี่ยของโฟนอนความร้อนหรือความยาวการผ่อนคลายของสารก่อแก้วจำนวนหนึ่งได้ถูกพล็อตเทียบกับอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว ซึ่งแสดงให้เห็นความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างทั้งสอง สิ่งนี้ได้แนะนำเกณฑ์ใหม่สำหรับการก่อตัวของแก้วโดยอิงจากค่าของระยะทางอิสระเฉลี่ยของโฟนอน^{[ 75 ]}

มีการเสนอแนะบ่อยครั้งว่าการถ่ายเทความร้อนใน ของแข็ง ไดอิเล็กทริกเกิดขึ้นผ่านการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นของแลตทิซ และการถ่ายเทนี้ถูกจำกัดโดยการกระเจิง แบบยืดหยุ่น ของโฟนอนอะคูสติกโดยข้อบกพร่องของแลตทิซ (เช่น ช่องว่างที่เว้นระยะห่างแบบสุ่ม) ^{[ 76 ]} การคาดการณ์เหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยการทดลองกับแก้ว เชิงพาณิชย์ และเซรามิก แก้ว ซึ่งระยะทางเฉลี่ยอิสระถูกจำกัดโดย "การกระเจิงของขอบเขตภายใน" ในระดับความยาว 10–100 ไมโครเมตร (0.00039–0.00394 นิ้ว) ^{[ 77 ] [ 78 ]}ความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นตามขวางเหล่านี้กับกลไกของการเกิดแก้วได้รับการอธิบายโดยผู้เขียนหลายคนซึ่งเสนอว่าการเริ่มต้นของความสัมพันธ์ระหว่างโฟนอนดังกล่าวส่งผลให้เกิดการเรียงตัวตามทิศทางหรือ "การหยุดนิ่ง" ของความเค้นเฉือน เฉพาะที่ ในของเหลวที่ก่อตัวเป็นแก้ว จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว^{[ 79 ]}

อิทธิพลของโฟนอนความร้อน และการปฏิสัมพันธ์กับ โครงสร้าง อิเล็กตรอนเป็นหัวข้อที่ได้รับการนำเสนออย่างเหมาะสมในการอภิปรายเกี่ยวกับความต้านทานของโลหะเหลว ทฤษฎีการหลอมเหลวของ Lindemann ได้รับการอ้างอิง^{[ 80 ]}และมีการเสนอแนะว่าการลดลงของการนำไฟฟ้าเมื่อเปลี่ยนจากสถานะผลึกไปเป็นสถานะของเหลวนั้นเกิดจากการกระเจิงของอิเล็กตรอนนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากแอมพลิจูดของการสั่น สะเทือนของอะตอมที่เพิ่มขึ้น ทฤษฎีการกำหนดตำแหน่งดังกล่าวได้ถูกนำไปใช้กับการขนส่งในแก้วโลหะซึ่งระยะทางเฉลี่ยอิสระของอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก (อยู่ในระดับเดียวกับระยะห่างระหว่างอะตอม) ^{[ 81 ]}

การก่อตัวของโลหะผสมทองคำ-ซิลิคอนในรูปแบบที่ไม่เป็นผลึกโดยวิธีการสแปลตควิ้นชิ่งจากโลหะหลอมเหลวนำไปสู่การพิจารณาเพิ่มเติมเกี่ยวกับอิทธิพลของโครงสร้างอิเล็กตรอนต่อความสามารถในการสร้างแก้ว โดยอิงจากคุณสมบัติของพันธะโลหะ^{[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}

งานวิจัยอื่น ๆ ชี้ให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน เฉพาะที่ได้ รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยการมีอยู่ของโหมดโฟนอนแบบไดนามิก ข้อโต้แย้งหนึ่งต่อแบบจำลองดังกล่าวคือ หากพันธะเคมีมีความสำคัญแบบจำลองอิเล็กตรอนอิสระเกือบทั้งหมดไม่ควรนำมาใช้ได้ อย่างไรก็ตาม หากแบบจำลองรวมถึงการสร้างการกระจายประจุระหว่างอะตอมทุกคู่เช่นเดียวกับพันธะเคมี (เช่น ซิลิคอน เมื่อแถบเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน) ก็ควรจะนำไปใช้กับของแข็งได้^{[ 87 ]}

ดังนั้น หากค่าการนำไฟฟ้าต่ำระยะทางเฉลี่ยที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้จะสั้นมาก อิเล็กตรอนจะไวต่อระเบียบระยะสั้นในแก้วเท่านั้น เนื่องจากพวกมันไม่มีโอกาสที่จะกระเจิงจากอะตอมที่อยู่ห่างกันมาก เนื่องจากระเบียบระยะสั้นมีความคล้ายคลึงกันในแก้วและผลึก พลังงานของอิเล็กตรอนจึงควรคล้ายคลึงกันในสองสถานะนี้ สำหรับโลหะผสมที่มีความต้านทานต่ำและระยะทางเฉลี่ยที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ยาวกว่า อิเล็กตรอนอาจเริ่มรับรู้ว่ามีความไม่เป็นระเบียบในแก้ว และสิ่งนี้จะเพิ่มพลังงานของพวกมันและทำให้แก้วไม่เสถียรต่อการตกผลึก ดังนั้น แนวโน้มการเกิดแก้วของโลหะผสมบางชนิดจึงอาจเป็นผลมาจากการที่ระยะทางเฉลี่ยที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้สั้นมาก ทำให้เฉพาะระเบียบระยะสั้นเท่านั้นที่มีความสำคัญต่อพลังงานของอิเล็กตรอน

นอกจากนี้ ยังมีการโต้แย้งว่าการก่อตัวของแก้วในระบบโลหะเกี่ยวข้องกับ "ความอ่อนตัว" ของศักยภาพปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมที่ต่างกัน ผู้เขียนบางคนเน้นย้ำถึงความคล้ายคลึงกันอย่างมากระหว่างโครงสร้างเฉพาะที่ของแก้วและผลึกที่สอดคล้องกัน และแนะนำว่าพันธะเคมีช่วยทำให้โครงสร้างอสัณฐานมีเสถียรภาพ^{[ 88 ] [ 89 ]}

ผู้เขียนคนอื่นๆ ได้เสนอแนะว่าโครงสร้างอิเล็กตรอนมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของแก้วผ่านคุณสมบัติเชิงทิศทางของพันธะ ดังนั้น การไม่เป็นผลึกจึงเกิดขึ้นได้ในธาตุที่มี รูปแบบ ผลึก จำนวนมากและ มีความไม่ สมมาตรของ พันธะ ในระดับสูงการตกผลึกมีโอกาสน้อยลงเมื่อความไม่สมมาตรของพันธะเพิ่มขึ้นจากพันธะโลหะแบบไอโซโทรปิกไปเป็น พันธะ โลหะแบบแอนไอโซโทรปิก และพันธะ โคเวเลนต์ซึ่งชี้ให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างหมายเลขหมู่ในตารางธาตุ และความสามารถในการก่อตัว เป็นแก้วในของแข็งธาตุ^{[ 90 ] [ 91 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 92 ]}

• การเปลี่ยนผ่านของการ์ดเนอร์
• การก่อตัวของแก้ว

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ เปลี่ยนสถานะจากแก้วเป็นของเหลว

• Fragility ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 28 มิถุนายน 2007 ที่Wayback Machine
• สมการ VFT
• โพลิเมอร์ I
• Polymers II ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 11 มกราคม 2010 ที่Wayback Machine
• แองเจลล์: สื่อที่เป็นน้ำ
• ชุดสื่อการสอน DoITPoMS - "การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวในโพลิเมอร์"
• ภาพรวมโดยย่อของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว