氯化钠 (NaCl) 主要用作压力传递介质。 在活塞-缸装置中，该装置本质上只在一个方向施加力，盐包围着玻璃样品以重新分配载荷。它的作用是将活塞的垂直单轴力转化为作用于玻璃四周的多向压力。
利用 NaCl 在高温下的塑性特性，可以创造一个“准静水压”环境。这使得硼硅酸盐玻璃能够在简单的单轴压力机无法实现的极端压力（高达 3 GPa）下均匀致密化。
压力传递的力学原理
单轴压力向静水压的转换
标准的活塞-缸装置施加单轴载荷。这意味着力矢量严格垂直，从活塞向下推。
将此力直接施加到玻璃样品上会导致应力分布不均。
NaCl 起缓冲作用，重新定向此力。通过包围样品，它确保活塞的向下力转化为玻璃整个表面区域的内压。
塑性流变学的关键作用
NaCl 传递压力的能力在很大程度上取决于实验过程中的物理状态。
在高温下，氯化钠表现出塑性流变特性。
盐不会保持刚性脆性固体，而是发生塑性流动。这种行为使其能够模拟流体的力学特性，通过密闭空间传递力以压缩样品。
实现高压致密化
创造准静水压环境
盐的流动创造了准静水压效应。“静水压”意味着来自各个方向的压力相等，类似于深水中的浸没。
这种环境对于压缩硼硅酸盐玻璃而不引起可能损坏样品或产生不一致结果的剪切应力至关重要。
达到极端压力
使用 NaCl 作为介质，可以使装置达到显著的压力阈值。
主要参考资料指出，这种配置能够实现 3 GPa 或更高的高压致密化。
这种在密闭空间内的压缩水平对于永久改变玻璃的密度和结构是必需的。
理解权衡
“准静水压”与真正的静水压
区分 NaCl 提供的是准静水压而不是完全的静水压至关重要。
因为 NaCl 在技术上是一种塑性流动的固体而不是真正的液体，所以可能仍然存在微小的压力梯度或不均匀性。
在与使用液体介质的静水实验进行比较时，这种区别很重要。
温度依赖性
NaCl 作为压力介质的有效性与热条件有关。
该材料依赖于高温来表现出必要的塑性流变特性。
在较低温度下，盐的作用更刚性，这将降低其均匀传递压力的能力，并损害准静水压环境。
为您的实验做出正确选择
为了最大限度地提高活塞-缸装置的有效性，请考虑以下有关操作条件的信息：
- 如果您的主要重点是均匀致密化：确保您的实验设计达到足够高的温度，以诱导 NaCl 产生必要的塑性流动。
- 如果您的主要重点是结构完整性：依靠盐提供的准静水压分布来最大限度地减少对硼硅酸盐玻璃样品的剪切应力。
通过有效使用 NaCl，您可以弥合简单机械载荷与先进玻璃致密化所需的复杂压力环境之间的差距。
总结表：
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 主要功能 | 压力传递介质（单轴到准静水压转换） |
| 材料特性 | 高温下的塑性流变学（表现得像流体） |
| 压力范围 | 支持高达 3 GPa 或更高的致密化 |
| 兼容性 | 非常适合硼硅酸盐玻璃和对剪切敏感的材料 |
| 局限性 | 依赖温度；产生准静水压而不是真正的静水压 |
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参考文献
- Linfeng Ding, John C. Mauro. Volume relaxation in a borosilicate glass hot compressed by three different methods. DOI: 10.1111/jace.17482
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
