登陆注册
21572700000069

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
  • 宇宙未解之谜(世界未解之谜精编)

    宇宙未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 追踪飞碟痕迹(科学探索的真相)

    追踪飞碟痕迹(科学探索的真相)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们读者的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,增强科学探索精神,这是科学普及的关键。
  • 海洋馆漫游:海洋谜底解析

    海洋馆漫游:海洋谜底解析

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 行星撞地球的传说

    行星撞地球的传说

    天体与地球的撞击危害着地球上的生命物种,在人类文明期间地球被强烈撞击事件也曾有发生。本书站在科学的角度全面地介绍了行星和地球之渊源、宇宙天体遇到的所有不幸、流星、陨星和不明飞行物的来访,以及火山、地震事件和地球未来的命运等天文知识。希望让广大青少年和天文爱好者学习更加丰富全面的天文知识,掌握开启天文世界的智慧之门!
  • 医学破译密码(科学探索的真相)

    医学破译密码(科学探索的真相)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们读者的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,增强科学探索精神,这是科学普及的关键。
热门推荐
  • 首席追妻记

    首席追妻记

    她是敌人闻风丧胆的兵王朱雀,他是掌握国家经济命脉的商业帝王,一道军令,她成为了他的贴身保镖,给予他专属守候。“你离我远点,我不想明天上头条!”她避之不及,“其实我小名叫头条,你现在就可以上我。”他笑道。家国动乱,战火纷飞,他倾尽所有护她爱的国家盛世安康,她对他说“凤栖梧桐,我这辈子赖定你了!”青梅竹马的他们,最大的幸福就是可以谈一场势均力敌的爱恋。“我本自私,善恶一念间,因你为善,我不愿为恶。”
  • 明英图

    明英图

    明朝初年,政局不稳,尤其是燕王朱棣发动了靖难之役,将朱允炆赶下帝位,朱允炆下落不明,其子孙也散落江湖。为巩固帝位,明成祖朱棣不惜血染江湖,掀起了江湖无数纷争,引起了武林人士的激烈反抗。在这场血雨腥风的江湖纷争中,权谋,利益,爱情,称霸,爱恨交织,勾画了一幅波澜壮阔的江湖画卷。墨家、道家、儒家、佛家又会演绎怎样的风云,胡月儿的千里寻夫,废帝势力的复辟,又将会有怎样的结局,。。。。。。。
  • 梅之恋雪

    梅之恋雪

    她惆怅失落,她抓住了他心却抓不到他的情。他认定她是他身上不可割舍的一部分,他誓要把她嫁给世上最多情的俊雅的男人,他的好兄弟。却不知自己早已悄然爱上了她,她爱恨相加,将错就错披上嫁衣嫁给他指定的男人……
  • 冷面校草拽拽冷酷未婚妻

    冷面校草拽拽冷酷未婚妻

    这是一本男女主人公从小一起长大算是青梅竹马,欢迎加入冷面校草读者群,群号码:541128616喜欢这本小说的读者都可以加入读者群。
  • 那时我们都太年轻

    那时我们都太年轻

    她爱上了一个不该爱的人,全世界只有她不知道自己是一个小三。最后经历种种纠葛,经历千辛万苦,总算与最爱的人在一起。
  • 心中有鬼

    心中有鬼

    究竟是阴魂不去,还是妖言惑众?鬼魅真的存在吗?如果存在,它藏在哪里?难道是……
  • 嗜血公主复仇

    嗜血公主复仇

    三位少女,在一场大变动的情况下改变了自己的命运,获得了不可告人的秘密。之后,独孤曦雪一连串的计划又该如何的进行呢?
  • 江湖四怪之斧暗丹香

    江湖四怪之斧暗丹香

    孤儿莫承宇、京城第一美男子轩辕越、善炼丹的轩辕曦、善调香的夏琉璃。他们四人之间会发生怎样的故事?敬请期待。(可能更新较慢)
  • 仙墟纪

    仙墟纪

    岁月,就在我的眼中!……一心向往修仙长生的少年,踏入仙途,一步步笑傲修真界,纵横三界之中!
  • 假如给我三天光明:海伦·凯勒精选大全集

    假如给我三天光明:海伦·凯勒精选大全集

    回忆真是一件让我惶恐不安的事情。当我提起笔来,写下自己从出生到现在的生命历程,真的感觉到童年往事如同笼罩在我身上的薄雾一般,模糊而飘渺。当我要把它掀开时,才发现其中有很多细节已经变得混沌不清了。因为童年早已离我远去,现在的我很难分清楚回忆中到底哪些是事实,哪些是幻想。不过,有些回忆在我的大脑深处,是永不褪色,永远生动的,虽然这些画面只是片断的、零碎的,但对于我的生命却有着或大或小的影响。为了避免文章冗长乏味,我只是节选了一部分最有价值和最有趣味的情节,来讲述我人生的故事。