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Quartz crystal reinforced silica glass obtained by Spark plasma sintering

Torikai, Delson; Barazani, Bruno; Ono, E; Santos, M F M; Suzuki, C K
Fonte: Sydney Publicador: Sydney
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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614.92387%
Spark Plasma Sintering (SPS) presents a very low processing time when compared to conventional sintering methods. Such fast processing conditions allow it to control the grain size growth and preserve the powders distribution into the mold during sintering, which makes it possible to obtain graded and nano structured (using nano-powders) materials. High purity powders of vitreous silica and crystalline silica (alpha quartz) were sintered by the SPS process at temperature of 1350°C, which is higher than the annealing temperature of vitreous silica and below the temperature of quartz fusion. Such investigation showed the possibility to obtain high purity SiO2 material, which is a composite of silica glass matrix reinforced with crystalline alpha-quartz powder at almost any combination of volume fraction of matrix/reinforced structure, with well controlled reinforced grain size. X-ray diffraction and density measurements show the possibility to manufacture a unique glass-ceramic material of controlled crystallinity and density.; CAPES

Aproveitamento das cinzas da queima da cama sobreposta de suínos para substituição parcial do cimento Portland.; The use of swine deep bedding ash as partial substution of Portland cement.

Di Campos, Melissa Selaysim
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 07/12/2005 PT
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510.0496%
A sustentabilidade das regiões de produção intensiva de suínos depende de destinos alternativos para os resíduos gerados. A calcinação da casca de arroz pode gerar sílica vítrea para substituição parcial de aglomerantes comerciais. A utilização de cinzas de casca de arroz como material pozolânico para argamassas e concretos tem merecido atenção considerável, nos últimos anos, não apenas por melhorar suas propriedades mecânicas, mas, sobretudo pelos benefícios ambientais gerados, com a redução do consumo de clínquer. A falta de sustentabilidade ambiental pode limitar o crescimento econômico da suinocultura, dada a tendência do setor de crescimento concentrado em grandes empreendimentos, e, por conseqüência, do aumento da poluição por dejetos. Assim, barreiras à expansão do setor podem surgir em estados onde o problema ambiental já está instalado, a exemplo de Santa Catarina. Com a busca de alternativas que solucionem ou minorizem tal problema, este trabalho tem como objetivo testar as cinzas de cama sobreposta de suínos à base de casca de arroz, como material alternativo em diferentes proporções de substituição do cimento Portland em argamassas. A cama sobreposta de suínos foi proveniente do município de Rio Verde...

Aerogel de Sílica: caracterização estrutural e estudo da propriedade da água adsorvida na superfície.; Silica Aerogels: structural characterization and property study of adsorbed water on the surface.

Silva, Adao Antonio da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 11/05/1992 PT
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496.06812%
A síntese de vidros pelo método sol-gel tornou-se recentemente de grande interesse, tanto do ponto de vista técnico como científico. Descrevemos neste trabalho o processo utilizado para a obtenção de aerogel de sílica (formação do gel → secagem hipercrítica → sinterização) e algumas características físicas e químicas, em diversas temperaturas de sinterização (Ts) dos aerogéis produzidos. Aerogeis de sílica foram preparados pela hidrólise e condensação de sóis de sistema TMOS metanol- H2O com razão molar TMOS: H2O = 4: 1 e razão em volume de TMOS na solução TMOS metanol = 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 e 0,6. As suas propriedades estruturais tais como; a densidade aparente e da matriz, a área superficial BET, volume total dos poros, distribuição de tamanho dos poros, constante e perda dielétricas foram sistematicamente investigadas em função do tratamento térmico de sinterização. As propriedades de relaxação da água adsorvida na superfície altamente reativa foram estudadas através das técnicas dielétricas e de ressonância magnética nuclear em função do conteúdo de H2O, 0 < θH2O < 6, e temperatura. Também foi feito um estudo da cinética de adsorção da água em aerogéis com varias temperaturas de sinterização.; The synthesis of glasses using the sol-gel method appeared recently of great interest either from the technological or from the scientific point of view. We describe the process used to obtain pure vitreous silica (gel formation → hypercritical drying → densification) as well as some physical and chemical characteristics of the various products fabricated. Silica aerogels have been prepared by hydrolysis and condensation of sols of composition TMOS methanol - H2O with molar ratio TMOS: H2O = 4.1 and volume ratio of TMOS in solution of TMOS-methanol = 0...

Investigações sobre a sinterização de sílica vítrea por plasma pulsado.; Investigations of vitreous silica sintering by spark plasma.

Barazani, Bruno
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/06/2011 PT
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724.5521%
A obtenção da sílica vítrea pelo processo de sinterização por plasma pulsado (SPS), a partir de matérias-primas de diferentes estruturas (cristalina e amorfa) e diferentes granulometrias, foi investigada. Análises de difração de raios X, transmitância óptica, microscopia óptica e eletrônica de varredura, e medições de densidade foram realizadas nas amostras sinterizadas. Sílicas vítreas transparentes foram fabricadas a partir de pós de quartzo atingindo-se temperaturas finais entre 1450 e 1600°C, enquanto que nanopó e pó amorfo de sílica formaram consolidados transparentes com temperaturas máximas próximas de 1200° C. Taxas de aquecimento entre 40 e 150°C/min. foram utilizadas nas sinterizações, com tempos de processo menores que 40 minutos. As maiores taxas de aquecimento exigiram uma maior temperatura final para a fusão completa do material cristalino e causaram, de forma indireta, a presença de aglomerações de micro-bolhas nas amostras obtidas com o nanopó. Um gradiente radial de temperatura (decrescente do centro para as bordas) foi observado nos consolidados fabricados com os pós cristalinos, facilitando o processo de fechamento da porosidade aberta. A presença ou ausência de material não fundido e de bolhas nas amostras foram analisadas por difratogramas de raios X...

Compostos luminescentes em matrizes macroporosas de sílica obtidas por tratamento hidrotérmico a partir de vidro pyrex

Sigoli, Fernando Aparecido
Fonte: Universidade Estadual Paulista (UNESP) Publicador: Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 182 f.
POR
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396.06812%
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); Pós-graduação em Química - IQ; Neste trabalho, obteve-se uma matriz porosa com alto teor de sílica a partir de vidros Pyrex® utilizando-se o tratamento hidrotérmico. A matriz porosa é formada principalmente por dois processos: (i) reação da água no estado supercrítico com a rede vítrea e, (ii) separação e lixiviação de fases. A matriz apresenta-se macroporosa, possuindo também baixa percentagem de micro e mesoporos. Através de técnicas espectroscópicas verifica-se que a matriz apresenta grupos silanóis de superfície, os quais foram utilizados em reações de funcionalização. A espectroscopia de ressonância magnética nuclear de 29Si, MAS RMN, indica a presença de grupos ordenados, (SiO)4Si, no interior da matriz e do grupo (SiO)3Si(OAl). Os espectros de 29Si, CPMAS RMN, indicam que a matriz porosa é constituída de átomos de silício localizados em dois ambientes químicos diferentes, (SiO)3Si(OH), e (SiO)4Si. Pelo espectro de 27Al MAS RMN confirma-se a presença do grupo Al-O-Si, o qual é responsável pela formação de sítios ácidos de Brönsted. Pela análise dilatométrica verifica-se que a contração máxima da matriz foi de 6% em 1365oC...

Efeito do tratamento superficial na devitrificação e dissolução da silica vitrea; Effect of surface treatment on devitrification and dissolution of vitreous silica

Daniela Yuri Ogata
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 24/07/1997 PT
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613.53023%
Neste trabalho procurou-se investigar a influência do tratamento da superficie (tensão/rugosidade provocado pelo processo de desbaste com pó abrasivo) na devitrificação e na dissolução da sílica vítrea. Para tanto, utilizou-se de métodos de caracterização de materiais, tais como difratometria de raios-X, espectroscopia de infravermelho, microscopia óptica e eletrônica e espalhamento de raios-X a baixo ângulo. Para o estudo da influência do tratamento superficial na devitrificação, os resultados de difração de raios-X e microscopia, mostraram que a devitrificação possui forte correlação com o tratamento superficial da sílica vítrea, onde amostras com maior rugosidade, apresentaram também uma maior devitrificação em comparação à outra com menor rugosidade. A dissolução da sílica vítrea por ácido fluorídrico ("etching") também foi estudado, e os resultados mostraram que a taxa de dissolução é dependente da rugosidade superficial, concentração do ácido e tempo de "etching". Resultados adicionais mostraram a formação de cavidades arredondadas na forma de "larvas" (padrão superficial) após "etching". Após um tempo de "etching" entre 33 e 88 horas, as amostras apresentaramum padrão superficial semelhante a "grãos" e no interior dos "grãos"...

Modificação estrutural em silica vitrea e quartzo cristalino por implantação de He+ para guiamento optico

Christiano Pereira Guerra
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/10/1996 PT
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503.2668%
O propósito deste trabalho foi estudar a aplicação da técnica de implantação de íons para a modificação de índice de refração em substratos vítreos e cristalinos, possibilitando o guiamento óptico. Foram implantados íons de HE + com energia variando entre 30 e 190 KeV e doses entre 1,0x10 16 e 2,5x10 16 íons/cm 2 em lâminas de sílica vítrea e quartzo cristalino com cortes perpendiculares aos eixos x, y, e z. Para a caracterização óptica foram feitas medidas dos modos de propagação TE (transversal elétrico) e TM (transversal magnético) de um feixe laser AR + sintonizado em λ 488,0 nm, através do método 'dark modes'. Foram estudados os efeitos da variação de dose, energia e recozimento nos modos propagantes na camada modificada. Foram utilizados diferentes técnicas de espectroscopia infravermelho para analisar as modificações estruturais dos silicatos pelo bombardeamento dos íons de hélio. Análises por difração de raio-X também foram utilizadas para analisar a estrutura do cristal de quartzo puro e modificado pela implantação dos íons.; The purpose of this work was to study the technical application of íon implantation to modify the refraction index on vitreous and crystallines substrates...

Hypersound damping in vitreous silica measured by picosecond acoustics

Devos, A.; Foret, M.; Ayrinhac, S.; Emery, P.; Rufflé, B.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 06/03/2008
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493.51656%
The attenuation of longitudinal acoustic phonons up to frequencies nearing 250 GHz is measured in vitreous silica with a picosecond optical technique. Taking advantage of interferences on the probe beam, difficulties encountered in early pioneering experiments are alleviated. Sound damping at 250 GHz and room temperature is consistent with relaxation dominated by anharmonic interactions with the thermal bath, extending optical Brillouin scattering data. Our result is at variance with claims of a recent deep-UV experiment which reported a rapid damping increase beyond 100 GHz. A comprehensive picture of the frequency dependence of sound attenuation in $v$-SiO$_2$ can be proposed.; Comment: 4 pages, 3 figures

The nature of the short wavelength excitations in vitreous silica: X-Rays Brillouin scattering study

Pilla, O.; Cunsolo, A.; Fontana, A.; Masciovecchio, C.; Monaco, G.; Montagna, M.; Ruocco, G.; Scopigno, T.; Sette, F.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 12/07/2000
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493.51656%
The dynamical structure factor (S(Q,E)) of vitreous silica has been measured by Inelastic X-ray Scattering varying the exchanged wavevector (Q) at fixed exchanged energy (E) - an experimental procedure that, contrary to the usual one at constant Q, provides spectra with much better identified inelastic features. This allows the first direct evidence of Brillouin peaks in the S(Q,E) of SiO_2 at energies above the Boson Peak (BP) energy, a finding that excludes the possibility that the BP marks the transition from propagating to localised dynamics in glasses.; Comment: 4 pages, 3 Postscript figures. To appear in Physical Review Letters

Vitreous silica distends in helium gas: acoustic vs. static compressibilities

Weigel, Coralie; Polian, Alain; Kint, Mathieu; Rufflé, Benoit; Foret, Marie; Vacher, René
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 07/02/2013
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499.55242%
Sound velocities of vitreous silica are measured under He compression in the pressure range 0-6 GPa by Brillouin light scattering. It is found that the well-known anomalous maximum in the pressure dependence of the compressibility is suppressed by He incorporation into the silica network. This shows that the elastic anomaly relates to the collapse of the largest interstitial voids in the structure. The huge difference between the static and the acoustic compressibilities indicates that the amount of incorporated helium still increases at 6 GPa.; Comment: 5 pages, 4 figures

Large well-relaxed models of vitreous silica, coordination numbers and entropy

Vink, R. L. C.; Barkema, G. T.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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515.09727%
A Monte Carlo method is presented for the simulation of vitreous silica. Well-relaxed networks of vitreous silica are generated containing up to 300,000 atoms. The resulting networks, quenched under the BKS potential, display smaller bond-angle variations and lower defect concentrations, as compared to networks generated with molecular dynamics. The total correlation functions T(r) of our networks are in excellent agreement with neutron scattering data, provided that thermal effects and the maximum inverse wavelength used in the experiment are included in the comparison. A procedure commonly used in experiments to obtain coordination numbers from scattering data is to fit peaks in rT(r) with a gaussian. We show that this procedure can easily produce incorrect results. Finally, we estimate the configurational entropy of vitreous silica.; Comment: 7 pages, 4 figures (two column version to save paper)

Modeling vitreous silica bilayers

Wilson, Mark; Kumar, Avishek; Sherrington, David; Thorpe, M. F.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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506.87605%
We computer model a free-standing vitreous silica bilayer which has recently been synthesized and characterized experimentally in landmark work. Here we model the bilayer using a computer assembly procedure that starts from a single layer of amorphous graphene, generated using a bond switching algorithm from an initially crystalline graphene structure. Next each bond is decorated with an oxygen atom and the carbon atoms are relabeled as silicon. This monolayer can be now thought of as a two dimensional network of corner sharing triangles. Next each triangle is made into a tetrahedron, by raising the silicon atom above each triangle and adding an additional singly coordinated oxygen atom at the apex. The final step is to mirror reflect this layer to form a second layer and then attach the two layers together to form the bilayer. We show that this vitreous silica bilayer has the additional macroscopic degrees of freedom to easily form a network of identical corner sharing tetrahedra if there is a symmetry plane through the center of the bilayer going through the layer of oxygen ions that join the upper and lower layers. This has the consequence that the upper rings lie exactly above the lower rings, which are tilted in general. The assumption of a network of perfect corner sharing tetrahedra leads to a range of possible densities that we have previously characterized in three dimensional zeolites as a flexibility window. Finally...

The static structure factor of amorphous silicon and vitreous silica

de Graff, Adam M. R.; Thorpe, M. F.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 13/09/2009
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506.87605%
Liquids are in thermal equilibrium and have a non-zero static structure factor S(Q->0) = [-^2]/ = rho*k_B*T*Chi_T where rho is the number density, T is the temperature, Q is the scattering vector and Chi_T is the isothermal compressibility. The first part of this result involving the number N (or density) fluctuations is a purely geometrical result and does not involve any assumptions about thermal equilibrium or ergodicity and so is obeyed by all materials. From a large computer model of amorphous silicon, local number fluctuations extrapolate to give S(0) = 0.035+/-0.001. The same computation on a large model of vitreous silica using only the silicon atoms and rescaling the distances gives S(0) = 0.039+/-0.001, which suggests that this numerical result is robust and similar for all amorphous tetrahedral networks. For vitreous silica, we find that S(0) = 0.116+/-0.003, close to the experimental value of S(0) = 0.0900+/-0.0048 obtained recently by small angle neutron scattering. More detailed experimental and modelling studies are needed to determine the relationship between the fictive temperature and structure.; Comment: 22 pages

Transverse acoustic nature of the excess of vibrational states in vitreous silica

Pilla, O.; Caponi, S.; Fontana, A.; Montagna, M.; Rossi, F.; Viliani, G.; Angelani, L.; Ruocco, G.; Monaco, G.; Sette, F.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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493.51656%
We present a numerical simulation study of the density-dependence (rho = 2.2 - 4.0 g/cm^3) of the high-energy collective dynamics in vitreous silica at mesoscopic wavevectors (Q = 1 - 18 nm^-1). The density-dependence of the longitudinal and transverse current spectra provides evidence that the excess modes observed in the density of states of this and many other glasses, i.e. the Boson Peak, arises from the high-Q limit of the quasi-transverse acoustic branch. This conclusion emerges from the comparison of the numerical results with the experimentally observed energy-shift and intensity variation of the Boson Peak with increasing density.; Comment: 8 pages, 4 figures

Acoustic damping and dispersion in vitreous germanium oxide

Guimbretière, Guillaume; Rufflé, Benoît; Vacher, René
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 19/07/2012
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400.84016%
New Brillouin scattering measurements of velocity and attenuation of sound in the hypersonic regime are presented. The data are analyzed together with the literature results at sonic and ultrasonic frequencies. As usual, thermally activated relaxation of structural entities describes the attenuation at sonic and ultrasonic frequencies. As already shown in vitreous silica, we conclude that the damping by network viscosity, resulting from relaxation of thermal phonons, must be taken into account to describe the attenuation at hypersonic frequencies. In addition, the bare velocity obtained by subtracting to the experimental data the effect of the two above mechanisms is constant for temperatures below 250 K, but increases almost linearly above, up to the glass transition temperature. This might indicate the presence of a progressive local polyamorphic transition, as already suggested for vitreous silica.; Comment: 14 pages, 8 figures

High frequency sound waves in vitreous silica

Dell'Anna, R.; Ruocco, G.; Sampoli, M.; Viliani, G.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 21/01/1998
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493.51656%
We report a molecular dynamics simulation study of the sound waves in vitreous silica in the mesoscopic exchanged momentum range. The calculated dynamical structure factors are in quantitative agreement with recent experimental inelastic neutron and x-ray scattering data. The analysis of the longitudinal and transverse current spectra allows to discriminate between opposite interpretations of the existing experimental data in favour of the propagating nature of the high frequency sound waves.; Comment: 4 pages, Revtex, 4 ps figures; to be published in Phys. Rev. Lett., February 1988

Acoustic Nature of the Boson Peak in Vitreous Silica

Masciovecchio, C.; Mazzacurati, V.; Monaco, G.; Ruocco, G.; Scopigno, T.; Sette, F.; Benassi, P.; Cunsolo, A.; Fontana, A.; Krisch, M.; Mermet, A.; Montagna, M.; Rossi, F.; Sampoli, M.; Signorelli, G.; Verbeni, R.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 02/11/1999
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493.51656%
New temperature dependent inelastic x-ray (IXS) and Raman (RS) scattering data are compared to each other and with existing inelastic neutron scattering data in vitreous silica (v-SiO_2), in the 300 - 1775 K region. The IXS data show collective propagating excitations up to Q=3.5 nm^-1. The temperature behaviour of the excitations at Q=1.6 nm^-1 matches that of the boson peak found in INS and RS. This supports the acoustic origin of the excess of vibrational states giving rise to the boson peak in this glass.; Comment: 10 pages and 4 figures

Neutron scattering study of the vibrations in vitreous silica and germania

Fabiani, E.; Fontana, A.; Buchenau, U.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 08/02/2005
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493.51656%
The incoherent approximation for the determination of the vibrational density of states of glasses from inelastic neutron or x-ray scattering data is extended to treat the coherent scattering. The method is applied to new room temperature measurements of vitreous silica and germania on the thermal time-of-flight spectrometer IN4 at the High Flux Reactor in Grenoble. The inelastic dynamic structure factor at the boson peak turns out to be reasonably well described in terms of a mixture of rotation and translation of practically undistorted SiO4 or GeO4 tetrahedra. The translational component exceeds the expectation of the Debye model by a factor of two. A possible relation of this excess to the phonon shift and broadening observed in x-ray Brillouin scattering experiments is discussed.; Comment: 13 pages, 13 figures, 39 references

Anharmonic vs. relaxational sound damping in glasses: II. Vitreous silica

Vacher, R.; Courtens, E.; Foret, M.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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499.55242%
The temperature dependence of the frequency dispersion in the sound velocity and damping of vitreous silica is reanalyzed. Thermally activated relaxation accounts for the sound attenuation observed above 10 K at sonic and ultrasonic frequencies. Its extrapolation to the hypersonic regime reveals that the anharmonic coupling to the thermal bath becomes important in Brillouin-scattering measurements. At 35 GHz and room temperature, the damping due to this anharmonicity is found to be nearly twice that produced by thermally activated relaxation. The analysis also reveals a sizeable velocity increase with temperature which is not related with sound dispersion. This suggests that silica experiences a gradual structural change that already starts well below room temperature.; Comment: 13 pages with 8 figures

180 diffusion through amorphous SiOs and cristobalite

Rodríguez Viejo, Javier; Sibieude, F.; Clavaguera-Mora, M. T.; Monty, C.
Fonte: Universidade Autônoma de Barcelona Publicador: Universidade Autônoma de Barcelona
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: application/pdf
Publicado em //1993 ENG
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400.84016%
Secondary ion mass spectrometry was used to profile the diffusion of oxygen in polycrystalline β‐cristobalite and vitreous SiO2. The tracer concentration profiles of cristobalite are consistent with a model based on two mechanisms: bulk and short‐circuit diffusion. The profiles of partially crystallized samples containing vitreous SiO2 and β‐cristobalite were fitted using the sum of two complementary error functions and taking account of some interstitial‐network exchange. The bulk oxygen diffusivity, in the temperature range 1240–1500 °C, is about five times greater for vitreous silica than for β‐cristobalite.