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自然-材料：玻璃腐蚀—锐化的界面: 热度 3 rczeng 2015-2-20 20:27; 2015年2月20日《自然-材料》发表了 Andrew Putnis 的评论《玻璃腐蚀：锐化的界面 (Glass corrosion: Sharpened interface)》(Nature Materials 14, 261–262 (2015) ) ，介绍了 Hellmann 的工作进展《 Nanometre-scale evidence for interfacial dissolution–reprecipitation control of silicate glass corrosion 》 ( Hellmann, R. et al . Nature Mater. 14 , 307 – 311 ( 2015 ) ) 。核电厂核放射性核废料的处置一直面临严峻科学和社会上的挑战。为防止核废料的核释放，需要让它们与环境隔离成百上千年。最可行的方式是将它们放置在化学和力学稳定性良好的固体物当中。硼硅酸盐玻璃就是这样一种可固定的材料。有关长期储存的主要争论是玻璃的化学耐久性。因为它可能会与地下水接触，从而出现腐蚀。该研究报道了这一腐蚀问题研究的进展。即：在50℃的脱离子水中，硼硅酸盐玻璃位于化学腐蚀表面和未腐蚀的本体之间形成清晰界面（ sharp interface ）。这一研究挑战了众所周知的玻璃耐久性扩散机制。玻璃腐蚀产生多孔的富硅边界层（ rim ）—称为变化层（ alteration layer ）。这是由于玻璃网状改性剂（ glass-network modifiers ）的贫乏，反应界面从表面向未变化的玻璃（ pristine glass ）迁移。（界面）迁移速率随时间而降低。因此，有两种不同的解释（ interpretation ）。第一，形成的多孔变化层在腐蚀溶液中逐渐产生结构性重组（ structural reorganization ）,降低了孔隙率和渗透率。未参与反应的玻璃因此被周围溶液孤立。第二，周围的溶液可能产生硅饱和，达到平衡条件，降低反应驱动力，从而降低界面迁移速率。然而，最近的研究表明，界面反应速率与溶液中硅浓度无关。焦点在于控制反应速率的变化层。广泛接受的观点是可溶性的离子在玻璃中扩散至本体结构，被溶液中的氢置换。形成的富硅的残余物在变化层中最终再聚合（ repolymerize ）。 Hellmann 质疑变化层如何形成的, 证实这种化学成分的扩散机制不存在。详见 Hellmann, R. et al . Nature Mater. 14 , 307 – 311 ( 2015 ).; 个人分类: 2015年寒假日记|8959 次阅读|7 个评论

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