高考申論題
114年
[技藝(選試陶瓷)] 工藝材料學
第 三 題
三、陶瓷與玻璃在化學組成上都以二氧化矽（SiO₂）為基礎。請從微觀結構說明兩者在「熱衝擊抵抗」（Thermal Shock Resistance）性能不佳，與「透明度」上陶瓷不透明而玻璃透明的原因。（20 分）
📝 此題為申論題
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考生應首先從「微觀結構的差異」破題：陶瓷為多晶體（Polycrystalline），玻璃為非晶體（Amorphous）。接著，運用「脆性斷裂機制與熱應力」解釋兩者為何皆缺乏塑性變形能力而導致熱衝擊抵抗不佳；最後，利用「光學散射原理」說明多晶體內部的晶界與氣孔如何阻礙光線穿透，以對比玻璃均質結構的透明性。
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【破題】陶瓷與玻璃雖同以二氧化矽（SiO₂）為基礎網絡形成物，但兩者在微觀結構上有本質上的差異：陶瓷為「多晶體材料」，內部包含眾多晶粒、晶界與氣孔；玻璃則為「非晶體（無定形）材料」，屬於過冷液體，內部為無長程有序的均質結構。此微觀結構決定了兩者的宏觀物理性質。 【論述】 一、熱衝擊抵抗（Thermal Shock Resistance）不佳之微觀機制
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陶瓷與玻璃微觀結構
💡 微觀結構（晶體與非晶體）決定宏觀之熱應力抵抗與光學透明度。
| 比較維度 | 陶瓷 (多晶體) | VS | 玻璃 (非晶體) |
|---|---|---|---|
| 微觀排列 | 長程有序，多晶粒組成 | — | 長程無序，過冷液體結構 |
| 光學特徵 | 晶界與氣孔造成光散射 | — | 均質各向同性，光直線穿透 |
| 變形機制 | 缺乏位錯滑移，極具脆性 | — | 無應力釋放機制，極具脆性 |
| 熱衝擊抵抗 | 差，易發生脆性斷裂 | — | 差，易發生脆性斷裂 |
💬兩者雖同具脆性，但透明度差異源於晶界與氣孔引起的內部散射。
