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Entglasungen

Der Begriff einer „unterkühlten Flüssigkeit“ bezieht sich auf die Tatsache, dass Quarzglas in Hinblick auf das thermo- dynamische Gleichgewicht eher einen kristallinen Feststoff als eine Flüssigkeit darstellt. Diese Tatsache ist der Schlüssel zum Verständnis, warum Quarzglas zur Entglasung neigt. Obwohl der kristalline Zustand thermodynamisch bevorzugt ist, verhindert die hohe Viskosität von Quarzglas die nötige Umordnung, um in diesen Zustand zu gelangen. Anders ausgedrückt können sich die Moleküle aufgrund der relativ hohen Abkühlraten, die Quarzgläser normalerweise erfahren, nicht schnell genug anordnen. Unter bestimmten Bedingungen kann diese Barriere jedoch aufgehoben werden, wodurch das Glas in einen kristallinen Zustand zurückkehrt. Dies geschieht bevorzugt bei hohen Tempe- raturen in Verbindung mit Verunreinigungen, welche das hochvernetzte Si-O-Netzwerk stören und dadurch die Viskosität herabsetzen und zudem als Nukleationskeime wirken.
Stark unterstützt wird der Prozess zudem durch eine mit Wasserdampf oder Chlorgas angereicherte Atmosphäre. Typischerweise entsteht zunächst eine oberflächliche Entglasungsschicht, die sich mit einer exponentiell von der Temperatur abhängigen Wachstumsrate in das Material hinein ausdehnt. Dabei entsteht eine Hochtemperatur-Variante von Quarz bekannt als Hochcristobalit (ß-Cristobalit).
Entglasung
Hochcristobalit hat nahezu dieselbe Dichte wie Quarzglas und lässt sich auf der Oberfläche nicht erkennen. Beim Herabkühlen auf unter 275°C findet jedoch ein struktureller Übergang von einer kubischen in eine tetragonale Kristallstruktur statt, was mit einer starken Abnahme der Dichte einhergeht. Dies kann letztlich zu Rissbildung und Abplatzungen führen. Brechungsindex- unterschiede, die sich aus der doppelbrechenden tetragonalen Kristallstruktur ergeben, lassen die Entglasungsstellen nun weiß erscheinen.