玻璃化转变的理论证明：WLF方程与随机一级相变

"玻璃化转变，WLF方程，镶嵌几何结构，渗透，随机首阶转变" 玻璃化转变是固体材料研究中的一个重要现象，它涉及到物质从可塑流动状态转变为无序且非晶态的固态过程。在这个转变过程中，材料的物理性质如热膨胀系数、比热容和机械强度等会发生显著变化。经典的WLF（Williams-Landel-Ferry）方程是描述玻璃化转变温度与分子动力学行为之间关系的经验公式，通常用于估算不同分子量聚合物的玻璃化转变温度。 本文由吴嘉麟发表，提供了一个理论上的直接证明，基于固液转变中的内在8级瞬时二维镶嵌几何结构来解释WLF方程。镶嵌几何结构是指在材料内部形成的不规则且有序的微小结构单元，这些单元在玻璃化转变过程中起到关键作用。吴嘉麟的理论证明揭示了WLF方程中的常数c1与打破固体晶格的非维度活性能量有关，而c2k则对应于势能井的能量。这表明这两个常数与物质的微观结构和能量状态紧密相关。 Clapeyron方程是热力学中描述首阶相变的经典定律，但在此理论中，作者指出它只在子系统层面上成立，而不是在整个系统中。通过子系统的多次重复首阶相变，可以导致玻璃化转变及其奇异性的出现。这种转变模式被描述为慢速逆级联（破坏固态域）和快速级联（应力松弛）的过程，涉及局部区域中激发界面能量流的变化。 随机首阶转变理论是理解玻璃化转变的另一种视角，它强调了转变过程中随机性和无序性的重要性。在这种理论框架下，玻璃化转变不是一个简单的二态转换，而是一个连续的、复杂的动态过程，其中分子的运动从自由流动逐渐过渡到冻结状态。 总结来说，吴嘉麟的工作为理解玻璃化转变提供了新的理论依据，不仅深化了对WLF方程物理意义的认识，还揭示了固液转变过程中的微观动力学机制。他的理论有助于我们更好地预测和控制材料的玻璃化行为，对于材料科学和高分子工程等领域具有重要的指导价值。