A High-Pressure Brillouin and Raman Scattering Study on Na2FeSi3O8.5 Glass: Implications for Pressure-induced Shear Velocity Minima in Silicate Glasses
A High-Pressure Brillouin and Raman Scattering Study on Na2FeSi3O8.5 Glass: Implications for Pressure-induced Shear Velocity Minima in Silicate Glasses
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Na2FeSi3O8.5 玻璃的高压布里渊和拉曼散射研究：对硅酸盐玻璃中压力诱导剪切速度最小值的影响
DOI：
10.1016/j.jnoncrysol.2023.122493
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发表时间：
2023
影响因子：
3.5
通讯作者：
Williams, Quentin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hushur, Anwar;Manghnani, Murli H.;Williams, Quentin
通过布里渊光谱法测得 Na2FeSi3O8.5 玻璃的声速为 12 GPa。泊松比以及体积模量、剪切模量和杨氏模量作为压力的函数进行计算。剪切模量、杨氏模量以及泊松比显示玻璃在~2.2 GPa 压缩时的响应发生变化，其中剪切模量的压力依赖性符号相反。这种转变反映了多种玻璃的转变，并进一步表明压力引起的剪切速度最小值是含有少量网络改性剂的硅酸盐玻璃中的普遍现象。还收集了高达 6.5 GPa 的玻璃的拉曼光谱。提出了在硅酸盐玻璃中在压力下观察到的剪切速度降低的幅度与网络改性阳离子和网络形成阳离子的数量之比之间的关系。这种关系可以前瞻性地用于从成分上调整硅酸盐玻璃弹性速度的压力依赖性。
Sound velocities of Na2FeSi3O8.5glass have been measured to 12 GPa by Brillouin spectroscopy. Poisson's ratio and bulk, shear, and Young's moduli are calculated as a function of pressure. The shear and Young's moduli and Poisson's ratio show a shift in the response to compression of the glass at ∼2.2 GPa, where the pressure dependence of the shear modulus reverses sign. This shift mirrors those of a wide suite of glasses, and further demonstrates that pressure-induced shear velocity minima are general phenomena in silicate glasses containing few network modifiers. Raman spectra have also been collected of the glass up to 6.5 GPa. A relation is proposed between the magnitude of shear velocity depression observed under pressure in silicate glasses and the ratio of the number of network-modifying cations and network-forming cations. This relation can prospectively be deployed to compositionally tailor the pressure dependence of the elastic velocities of silicate glasses.
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