登陆注册
16736600000069

第69章 特种玻璃

特种玻璃指除平板玻璃和日用器皿玻璃以外的,采用精制、高纯或新型原料,采用新工艺在特殊条件下或严格控制形成过程制成的具有特殊功能或特殊性能或特殊用途的新型玻璃,包括经玻璃晶化获得的微晶玻璃等。

它们是在普通玻璃所具有的透光性、耐久性、气密性、形状不变性、耐热性、电绝缘性、组成多样性、易成型性和可加工性等优异性能的基础上,通过使玻璃具有特殊的功能,或将上述某项特性发挥到极致,或将上述某项特性置换成为另一种特性,或牺牲上述某些性能而赋予某项有用的特性后获得的。如今,高性能的特种玻璃不仅作为重要的无机结构材料而被使用,而且也是新型的功能材料之一,在现代科学技术发展中占有重要地位。

1.与传统玻璃的比较

(1)成分的变化

从纯硅酸盐系统发展至以硅酸盐、硼酸盐及磷酸盐为主的玻璃系统,并进一步出现了锗酸盐、碲酸盐、铅酸盐、锑酸盐、铋酸盐、铝酸盐及钡酸盐等新的非硅酸盐氧化物系统;

从纯氧化物发展至卤化物、硫族化合物和合金化合物等非氧化物玻璃;

出现由上述不同类型玻璃混合而成的混合玻璃;从纯无机化合物发展至ORMOSIL 复合玻璃,最近还通过加入丙烯酸酯类化合物形成了新的有机-无机玻璃;

从成分单纯的Na2O -CO -SiO2系统发展至元素周期表中大部分元素作为成分的多形式特种玻璃。

(2)形状的变化

从传统的板状、块状发展至薄膜和纤维,即从三维发展到二维和一维,另外还有空心和实心及各种粒状范围的玻璃微球。若把近年来研究的玻璃量子点效应也包括进去,那么特种玻璃材料已经进入零维范畴的研究。

(3)玻璃态的变化

过去的观点认为玻璃是由单一均匀的玻璃态构成,随着特种玻璃的发展,玻璃材料已经从传统的均一的玻璃态发展到多种不互溶的玻璃态,发展到玻璃与可控大小的晶态或气态共存的新型玻璃。如首先出现的Vycor玻璃,及继而出现的乳浊玻璃、微晶玻璃和泡沫玻璃等。

复合材料的出现和发展也制造和创造了若干玻璃和其他材料复合的新材料,例如金属玻璃、夹层玻璃、玻璃纤维增强水泥、玻璃钢等,微晶玻璃其实也可看做玻璃和陶瓷的复合。

(4)功能的变化

玻璃已从单纯的透光材料和包装材料发展成具有光、电、磁和声等特性的材料玻璃本身也从早期的单纯材料发展为元件(如透镜、激光器件、超声延迟线料),近年来随着智能玻璃(smart glass)的发展,玻璃已跨进器件的时代。此外,由于生物玻璃的研究成功,玻璃已经从一种无生命的材料发展成为有机体的修补或替换材料。

特种玻璃的高温熔融法已从传统玻璃采用坩埚和池窑工艺制备法发展为电加热、高频感应加热、多层坩埚熔炼、高压真空熔炼、太阳炉熔炼、等离子火焰熔化以及激光熔化等多种手段。此外,制备玻璃的方法已有气相合成、真空蒸发和溅射、CVD 和MOCVD 等气相沉积、双辊急冷、低温合成、高能射线辐照以及目前发展相对较快的溶液-胶凝法等多种制备工艺。

2.特种玻璃的分类

(1)光学功能玻璃

与玻璃窗、玻璃杯等传统玻璃一样是以“透明”为特征的特种玻璃中,以光学功能玻璃种类最多、用途最广。就其功能而言,光学功能玻璃主要包括光传导功能、激光发射功能、光记忆功能、光控制功能、非线性光学功能、感光及光调节功能、偏振光起偏功能等,由这些功能可以制备相应的特种玻璃。

(2)电磁功能玻璃

电磁玻璃是通讯、能源以及生命科学等领域中不可缺少的电子材料和光电子材料。电磁功能主要包括导电性能、光电转换功能、声波延迟功能、电子发射功能、电磁波防护功能、磁性等。虽然就电学功能而言,大部分情况是晶体材料优于非晶体材料,但是晶体元件的尺寸太小,需要一些本身不具备特殊功能的基板给予支撑,这些基板对晶体材料能否发挥正常的电磁功能起着十分重要的作用,通常把这类材料也归属于电磁功能材料。

(3)热学功能玻璃

热学功能对于元器件充分发挥其光学、电子学等功能起到十分重要的作用。热学功能主要有耐热冲击性、低膨胀性、导热性、隔热性和加热软化等,可以相应制备成低膨胀玻璃、低膨胀微晶玻璃、中空玻璃、加气玻璃、封接玻璃等。

(4)力学和机械功能玻璃

力学特种玻璃具有比硬而脆、杨氏模量低又难以机械加工的普通玻璃更大的弹性模量、更高的硬度和韧性和更好的机械加工性能。由此,可以制备高杨氏模量氧氮玻璃、高韧性微晶玻璃、高韧性玻璃基复合材料和云母微晶玻璃。

(5)生物及化学功能玻璃

生物及化学功能玻璃主要包括具有熔融固化、耐腐蚀、选择腐蚀、水溶性、杀菌、光化学反应、化学分离精制、生物活性、生物相容性、疾病治疗和降解性等功能的玻璃。根据这些功能制备的玻璃有放射性废料固化玻璃、抗碱玻璃、化学切削玻璃、抗菌杀菌玻璃、多孔玻璃、人工骨微晶玻璃、牙冠微晶玻璃、磁温缓释肥料、玻璃缓释饲料等。

同类推荐
  • 都市新空间(谷臻小简·AI导读版)

    都市新空间(谷臻小简·AI导读版)

    《科技博览》栏目以宣传“科教兴国”战略,倡导科技进步为已任,是国家电视台科技宣传和科普教育的精品栏目。《都市新空间》将“知识性、趣味性、时效性”有机的融为一体,引发广大观众对科学的爱好与兴趣,提倡创新精神,提高公众素养。带你从生活中有趣的小方面领略科技的大成果。
  • 环保春秋

    环保春秋

    如果我们依旧像过去那样,以人类自我为中心,任性的发展,肆意的挥霍,特别是缺少对大自然的爱戴与敬畏,那么迟早有一天,随着环境的持续恶化,空气中的温室气体浓度将越来越高,总有一天地球会以它自己的方式给我们人类以最严厉的惩罚。我们谁也不希望看到那一天的到来,为此我们只有一个光荣而艰巨的任务,保护好这个曾经美丽现在却越来越脏的地球,保护好我们共同的家园,保护好我们人类共同的环境,这不但是我们共同的职责,更是我们共同的使命。
  • 令人惊奇的科幻文学

    令人惊奇的科幻文学

    本书内容包括了有去火星传教、火气球、奔向新城、海底两万里、机器人杀手、宇宙医院的不速之客、丹尼和飞碟、机器人暴动等内容。
  • CCTV考古中国:古墓之谜(谷臻小简·AI导读版)

    CCTV考古中国:古墓之谜(谷臻小简·AI导读版)

    历史时期可以大致分为近代和古代,中国人有独特的丧葬习俗,即入土为安,所以民国以前入土即可称为古墓,民国至今入土不能称为古墓。《古墓之谜》是CCTV考古中国系列之一,由CCTV《走近科学》编著。《古墓之谜》讲述在国内挖掘到的15个古墓及其背后的挖掘故事,内容包括建文皇帝、努尔哈赤、顺治皇帝、无棺吉基、王陵遗梦、王陵的疑惑、梳妆楼之谜、吉基奇宝、水与中华、万里茶路、百年邮电。
  • 神秘湖海之谜总集(求知探索系列丛书)

    神秘湖海之谜总集(求知探索系列丛书)

    《求知探索系列丛书:神秘湖海之谜总集》分为“五”湖“四”海、形形色色的岛与泉、令人匪常所思的鱼等。
热门推荐
  • 商道酬勤:泽厚儒商李达三

    商道酬勤:泽厚儒商李达三

    本书着重介绍著名宁波帮人士、香港宁波旅港同乡会永远名誉会长李达三,在半个多世纪里艰苦创业、玉汝于成的风雨历程。通过浓墨重笔的描绘,全面详实刻画了李达三吃苦耐劳、诚信经营、睿智决策的形象,让读者了解其成功铸就个人事业的历程,以及其弘扬宁波帮爱国爱乡的传统与美德的相关事迹。本书通过对个体案例的剖析,不仅反映了宁波帮群体创业闯世界的拼博精神,也反映了宁波帮群体合力兴家乡的桑梓情怀。
  • 我的校草男友很甜

    我的校草男友很甜

    别人家重生都是手刃仇人赚大钱趋利避害奔向康庄大道,只有她,唯有她,小富即安沾沾自喜,就连想和自家亲亲老公再续前缘,都被半路杀出的一只疯狗把她给叼走了。疯狗OS:懂嘛!这叫先下口为强!
  • 凡人意识

    凡人意识

    什么是意识?是所有生物都拥有意识,还是人类独有?察觉杀气果断反杀,遭遇GANK提前离开,意识存在万物之间。在不断萎缩的世界反面,少年背负起旧神的灵龛,从灰暗的历史中走了出来,决定带给凡人们新生。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 六道轮回之巅峰

    六道轮回之巅峰

    少年秦武,穿越到另外一个世界,正当绝望之时,却猛然发现游戏之中的轮回眼也随着他穿越了过来。凭借着一双轮回眼,纵横天下,屹立在天地绝巅。
  • 樱色的回忆

    樱色的回忆

    这是一部关于校园青春的小说。女主角星月樱是个很呆萌,单纯的女孩,她和她的闺蜜一川月泽在初中毕业典礼后开始了新的高中生活,同时也认识了身为超级偶像的绿萦,樱花精灵雾泽光和一位转学来的大小姐微水星子,和大家在一起开始了新的高中生活!
  • 贪恋红尘三千尺

    贪恋红尘三千尺

    本是青灯不归客,却因浊酒恋红尘。人有生老三千疾,唯有相思不可医。佛曰:缘来缘去,皆是天意;缘深缘浅,皆是宿命。她本是出家女,一心只想着远离凡尘逍遥自在。不曾想有朝一日唯一的一次下山随手救下一人竟是改变自己的一生。而她与他的相识,不过是为了印证,相识只是孽缘一场。
  • 逆凡之巅

    逆凡之巅

    帝界初开,一剑自洪荒而来,踏破天地,时空破碎,纪元分裂。由此,少年行,穿梭时空纪元间。他,失魂失命失情牵,问世问道问苍天!多情红尘笑我癫,我笑红尘多情,不识巅!
  • 复苏之光

    复苏之光

    这是一段神祇不显的时代,一群被称为“拘魔士”的人登上了历史的舞台。守旧派与新党,旧神与新秩序,光明与黑暗,阴谋与大义。。。。。。黑暗中的诡异已经觉醒,这是一段属于平凡人的伟大故事。
  • 斗墓

    斗墓

    茫茫大山深处,西山唐墓,诡影楼灯,吸血魔虫,野人猴,十七个棺材,滴着血的人皮蛹,阴尸洞……这些预示了什么又在表达什么?爷爷的日记本被撕掉的最关键的那一张,到底是谁撕掉的?同伴一个接着一个死亡,换来的秘密,真的值得吗?为了寻找这些被历史迷雾掩盖住的真相,为了活下去,我只能前进!每个人都有生老病死,死亡并不遗憾,遗憾的是,你到死都不知道的秘密。他对我说,如果非要拿命来换,我愿护你一世平安。