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中國科學(xué)院金屬研究所
神奇的玻璃（上）
材料新視野
2015年06月18日
一、玻璃是什么？
二、玻璃是怎樣發(fā)現(xiàn)的？
自然界中玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得，但人類所認(rèn)識的第一塊玻璃卻是人們在做飯時偶然合成和發(fā)現(xiàn)的！
3000多年前，一艘歐洲腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，商船擱淺了。
于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做起飯來。船員們吃完飯，潮水開始上漲了。他們正準(zhǔn)備收拾一下登船繼續(xù)航行時，突然有人高喊：“大家快來看啊，鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西！” 船員們把這些閃爍光芒的東西，帶到船上仔細(xì)研究起來。他們發(fā)現(xiàn)，這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來，這些閃光的東西，是他們做飯時用來做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的非晶體，這就是最早的玻璃。
后來腓尼基人把石英砂和天然蘇打和在一起，然后用一種特制的爐子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人發(fā)了一筆大財。
三、神奇的玻璃
生活中我們常見的是普通平板玻璃，主要用于畫框表面、外墻窗戶、門扇、室內(nèi)屏風(fēng)等處，起著透光、擋風(fēng)和保溫作用。要求無色，并具有較好的透明度和表面光滑平整，無缺陷。
下面我們介紹幾種特殊的玻璃！
3.1 有色玻璃
有色玻璃是在普通玻璃制造過程中加入一些金屬氧化物制成的具有特定顏色的玻璃。
例如：Cu2O——紅色；CuO——藍綠色；CdO——淺黃色；Co2O3——藍色；Ni2O3——墨綠色；MnO2——紫色；膠體Au——紅色；膠體Ag——黃色
3.2 壓花玻璃
壓花玻璃又稱花紋玻璃和滾花玻璃，是采用壓延方法制造的一種平板玻璃。
其最大的特點是透光不透明，多使用于門窗、室內(nèi)間隔、洗手間等裝修區(qū)域。壓花玻璃表面有花紋圖案，又具有優(yōu)良的裝飾效果，有時甚至可以作為藝術(shù)玻璃而身價倍增。
3.3 中空玻璃
中空玻璃是由兩層或兩層以上普通平板玻璃所構(gòu)成。四周用高強度高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將兩片或多片玻璃與密封條、玻璃條粘接密封，中間充入干燥氣體，框內(nèi)充以干燥劑，以保證玻璃片間空氣的干燥度。
因留有一定的空腔，中空玻璃具有良好的保溫、隔熱、隔音等性能。主要用于采暖、空調(diào)、消聲設(shè)施的外層玻璃裝飾。
3.4 高級銀鏡玻璃
高級銀鏡玻璃是采用現(xiàn)代先進制鏡技術(shù)，選擇特級浮法玻璃為原片，經(jīng)敏化、鍍銀，鍍銅、涂保護漆等一系列工序制成的。其特點是成像純正、反射率高、色澤還原度好，影像亮麗自然，即使在潮濕環(huán)境中也經(jīng)久耐用，是鋁鏡的換代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于家具，工藝品，裝飾裝修，浴室鏡子，化裝鏡子，光學(xué)鏡子，以及汽車后視鏡等。
3.5 防護玻璃
防護玻璃是指在普通玻璃制造過程加入適當(dāng)輔助料，具有防止強光、強熱或輻射線透過而保護人身安全功能的玻璃。主要應(yīng)用于醫(yī)院X光室和航天器上。
例如，重鉻酸鹽、氧化鐵——吸收紫外線、紅外線和部分可見光；氧化鎳、氧化亞鐵——吸收紅外線和部分可見光；氧化鉛——吸收X射線和r射線；氧化鎘和氧化硼——吸收中子流。
3.6 鋼化玻璃
鋼化玻璃又稱強化玻璃，它是普通平板玻璃經(jīng)過加熱到一定溫度后迅速冷卻或進行特殊化學(xué)處理而加工成的一種預(yù)應(yīng)力玻璃。鋼化玻璃耐酸、耐堿。主要用于門窗、間隔墻和櫥柜門。
鋼化玻璃相對于普通平板玻璃來說，具有兩大特征：
1.前者強度是后者的數(shù)倍，抗拉強度和抗彎曲強度是后者的3倍以上，抗沖擊強度是后者5倍以上。
2.前者安全性能好，鋼化玻璃不容易破碎，即使破碎也會在均勻內(nèi)應(yīng)力的作用下以無銳角的顆粒形式碎裂，形成網(wǎng)狀裂紋，對人體傷害大大降低。
（未完待續(xù)……）
1.玻璃是一種非晶形過冷液體，是熔體迅速冷卻時，各分子因為沒有足夠時間形成晶體而形成的非晶體。
？2.中國古代稱玻璃為琉璃，是一種透明的、強度及硬度頗高的、易碎的、不透氣的物料，常溫下是固體。
？？？ 3.玻璃一般不溶于酸（例外：氫氟酸與玻璃反應(yīng)生成SiF4，從而導(dǎo)致玻璃的腐蝕），但溶于強堿，例如氫氧化銫。
二、玻璃是怎樣發(fā)現(xiàn)的？
自然界中玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得，但人類所認(rèn)識的第一塊玻璃卻是人們在做飯時偶然合成和發(fā)現(xiàn)的！
3000多年前，一艘歐洲腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，商船擱淺了。
于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做起飯來。船員們吃完飯，潮水開始上漲了。他們正準(zhǔn)備收拾一下登船繼續(xù)航行時，突然有人高喊：“大家快來看啊，鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西！” 船員們把這些閃爍光芒的東西，帶到船上仔細(xì)研究起來。他們發(fā)現(xiàn)，這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來，這些閃光的東西，是他們做飯時用來做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的非晶體，這就是最早的玻璃。
后來腓尼基人把石英砂和天然蘇打和在一起，然后用一種特制的爐子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人發(fā)了一筆大財。
三、神奇的玻璃
生活中我們常見的是普通平板玻璃，主要用于畫框表面、外墻窗戶、門扇、室內(nèi)屏風(fēng)等處，起著透光、擋風(fēng)和保溫作用。要求無色，并具有較好的透明度和表面光滑平整，無缺陷。
下面我們介紹幾種特殊的玻璃！
3.1 有色玻璃
有色玻璃是在普通玻璃制造過程中加入一些金屬氧化物制成的具有特定顏色的玻璃。
例如：Cu2O——紅色；CuO——藍綠色；CdO——淺黃色；Co2O3——藍色；Ni2O3——墨綠色；MnO2——紫色；膠體Au——紅色；膠體Ag——黃色
3.2 壓花玻璃
壓花玻璃又稱花紋玻璃和滾花玻璃，是采用壓延方法制造的一種平板玻璃。
其最大的特點是透光不透明，多使用于門窗、室內(nèi)間隔、洗手間等裝修區(qū)域。壓花玻璃表面有花紋圖案，又具有優(yōu)良的裝飾效果，有時甚至可以作為藝術(shù)玻璃而身價倍增。
3.3 中空玻璃
中空玻璃是由兩層或兩層以上普通平板玻璃所構(gòu)成。四周用高強度高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將兩片或多片玻璃與密封條、玻璃條粘接密封，中間充入干燥氣體，框內(nèi)充以干燥劑，以保證玻璃片間空氣的干燥度。
因留有一定的空腔，中空玻璃具有良好的保溫、隔熱、隔音等性能。主要用于采暖、空調(diào)、消聲設(shè)施的外層玻璃裝飾。
3.4 高級銀鏡玻璃
高級銀鏡玻璃是采用現(xiàn)代先進制鏡技術(shù)，選擇特級浮法玻璃為原片，經(jīng)敏化、鍍銀，鍍銅、涂保護漆等一系列工序制成的。其特點是成像純正、反射率高、色澤還原度好，影像亮麗自然，即使在潮濕環(huán)境中也經(jīng)久耐用，是鋁鏡的換代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于家具，工藝品，裝飾裝修，浴室鏡子，化裝鏡子，光學(xué)鏡子，以及汽車后視鏡等。
3.5 防護玻璃
防護玻璃是指在普通玻璃制造過程加入適當(dāng)輔助料，具有防止強光、強熱或輻射線透過而保護人身安全功能的玻璃。主要應(yīng)用于醫(yī)院X光室和航天器上。
例如，重鉻酸鹽、氧化鐵——吸收紫外線、紅外線和部分可見光；氧化鎳、氧化亞鐵——吸收紅外線和部分可見光；氧化鉛——吸收X射線和r射線；氧化鎘和氧化硼——吸收中子流。
3.6 鋼化玻璃
鋼化玻璃又稱強化玻璃，它是普通平板玻璃經(jīng)過加熱到一定溫度后迅速冷卻或進行特殊化學(xué)處理而加工成的一種預(yù)應(yīng)力玻璃。鋼化玻璃耐酸、耐堿。主要用于門窗、間隔墻和櫥柜門。
鋼化玻璃相對于普通平板玻璃來說，具有兩大特征：
1.前者強度是后者的數(shù)倍，抗拉強度和抗彎曲強度是后者的3倍以上，抗沖擊強度是后者5倍以上。
2.前者安全性能好，鋼化玻璃不容易破碎，即使破碎也會在均勻內(nèi)應(yīng)力的作用下以無銳角的顆粒形式碎裂，形成網(wǎng)狀裂紋，對人體傷害大大降低。
（未完待續(xù)……）