在電加熱玻璃的實驗中觀察到的一個令人驚訝的現象是正極附近的過熱區域熔化甚至消失。
表征和預測電加熱硅酸鹽玻璃的熱行為非常重要，電加熱硅酸鹽玻璃廣泛用于推動技術創新的各種設備中。 據《科學報告》雜志2月26日報道，美國里哈伊大學材料科學與工程研究員杰恩發現，在一定條件下焦耳定律，電熱硅酸鹽玻璃會違反著名的焦耳定律。 電熱理論的基礎是由英國物理學家詹姆斯·焦爾于 1840 年奠定的。焦耳第一定律指出焦耳定律，熱量的產生與流過物質的電流的平方成正比。 “焦耳第一定律已針對均勻金屬和半導體反復得到證明，”賈恩說。
研究人員在論文中提到，與導電金屬和半導體不同，含離子導電玻璃會隨著加熱時間的延長而變得非常不均勻，并形成納米級的貧堿區域。 靠近陽極的玻璃會熔化甚至消失。 原位紅外成像和有限元分析結果表明，根據加熱電流是直流還是交流，玻璃的局部溫度可能比其余樣品高數千度。 “在我們的實驗中，玻璃正極附近的溫度比玻璃其他部分高出1000多攝氏度，”賈恩說。 “考慮到玻璃在加熱之初是完全均質的，這一結果非常令人驚訝。我們認為，造成這種現象的原因可能是電場改變了玻璃在納米尺度上的結構和化學性質，導致了這種納米尺度的變化。” “需要重新考慮經典焦耳定律在納米尺度上的應用。” Jain 等人的研究結果。 揭示了他們最近發現的電場引起玻璃軟化的原因。 在之前的一篇論文中，賈恩和他的同事報道了電場引起的玻璃軟化。 他們證明，只需向一英寸厚的玻璃樣品施加 100 伏電壓，就能將玻璃的軟化溫度降低數百攝氏度。
隨后，賈恩等人。 進行了一項系統研究來監測玻璃的溫度。 他們使用高分辨率紅外高溫計來繪制玻璃樣品上的溫度分布圖。 Jain 等人將新數據與之前的結果相結合。 認為電場極大地改變了玻璃的性能，經典的焦耳定律此時不再適用。 “除了證明需要在納米尺度上驗證焦耳定律之外，我們的研究還對新型玻璃和陶瓷材料的開發具有重要意義，”杰恩說。
編譯： 審稿：三水 編輯：張猛