在电加热玻璃的实验中观察到的一个令人惊讶的现象是正极附近的过热区域熔化甚至消失。
表征和预测电加热硅酸盐玻璃的热行为非常重要，电加热硅酸盐玻璃广泛用于推动技术创新的各种设备中。 据《科学报告》杂志2月26日报道，美国里哈伊大学材料科学与工程研究员杰恩发现，在一定条件下焦耳定律，电热硅酸盐玻璃会违反著名的焦耳定律。 电热理论的基础是由英国物理学家詹姆斯·焦尔于 1840 年奠定的。焦耳第一定律指出焦耳定律，热量的产生与流过物质的电流的平方成正比。 “焦耳第一定律已针对均匀金属和半导体反复得到证明，”贾恩说。
研究人员在论文中提到，与导电金属和半导体不同，含离子导电玻璃会随着加热时间的延长而变得非常不均匀，并形成纳米级的贫碱区域。 靠近阳极的玻璃会熔化甚至消失。 原位红外成像和有限元分析结果表明，根据加热电流是直流还是交流，玻璃的局部温度可能比其余样品高数千度。 “在我们的实验中，玻璃正极附近的温度比玻璃其他部分高出1000多摄氏度，”贾恩说。 “考虑到玻璃在加热之初是完全均质的，这一结果非常令人惊讶。我们认为，造成这种现象的原因可能是电场改变了玻璃在纳米尺度上的结构和化学性质，导致了这种纳米尺度的变化。” “需要重新考虑经典焦耳定律在纳米尺度上的应用。” Jain 等人的研究结果。 揭示了他们最近发现的电场引起玻璃软化的原因。 在之前的一篇论文中，贾恩和他的同事报道了电场引起的玻璃软化。 他们证明，只需向一英寸厚的玻璃样品施加 100 伏电压，就能将玻璃的软化温度降低数百摄氏度。
随后，贾恩等人。 进行了一项系统研究来监测玻璃的温度。 他们使用高分辨率红外高温计来绘制玻璃样品上的温度分布图。 Jain 等人将新数据与之前的结果相结合。 认为电场极大地改变了玻璃的性能，经典的焦耳定律此时不再适用。 “除了证明需要在纳米尺度上验证焦耳定律之外，我们的研究还对新型玻璃和陶瓷材料的开发具有重要意义，”杰恩说。
编译： 审稿：三水 编辑：张猛