新型玻璃的种类和用途

新型玻璃的种类和用途

新型玻璃的种类和用途

随着科学技术的发展和社会的进步，人们对玻璃的要求越来越趋于多样化、功能化。所谓功能化是指通过改变其化学成分或采取适当的工艺和加工方法，将一定的物理性质、化学性质、生物学性质等赋予玻璃体，使其获得所需的功能。

众多的功能玻璃按其功能或主要使用性能来分类的话，可大致分为七类。这就是：光功能玻璃、电功能玻璃、磁功能玻璃、机械功能玻璃、生物功能玻璃、化学功能玻璃、热功能玻璃。

光功能玻璃。光功能玻璃在所有功能玻璃中占的比例最大，其中包括光导玻璃纤维、激光玻璃、光致变色玻璃、光的选择透过和反射玻璃和非线性光学玻璃等。

光在玻璃中传输会有光损失。为避免长距离传输中的中继站问题，人们正在研究开发传输损耗低的卤化物玻璃，以期实现万公里无中继超远距离通信。

光功能玻璃在光学仪器中起着核心作用。可做成各种特殊要求的透镜、棱镜、反射镜等，以扩展光学仪器的用途或改善其性能。用离子交换法和光刻蚀技术，可以做出具有折射率梯度分布的平面微透镜，这种透镜在复印机中作图像转换，可使复印机体积大幅度缩小。日本大阪松浪硝子公司在磷酸盐玻璃中添加稀土类金属，开发出可遮挡近红外线的玻璃，供影像照相机和自动焦点照相机使用。

激光玻璃广泛用于工业、自然科学、医学、军事等方面：在工业领域用于激光打孔、焊接、切割、测距等，自然科学领域用于喇曼光谱、布里渊散射的研究等，医学领域用于治疗皮肤病，切除肿瘤等，

军事领域用于制导、导航等。

非线性光学玻璃是近几年新出现的光功能玻璃。现在社会正由电子时代向光量子时代转化，在光量子时代对光信号的处理(包括波长变换，信号放大，光学倍频，光记录，光开关等)也要用到光学元件，非线性光学玻璃可以充当这种元件。随着信息科学的发展及光学计算机的研制，非线性光学玻璃必将具有光明的前景。

电功能玻璃。电功能玻璃一般指快离子导体玻璃、电子导体玻璃、(离子、电子)混合导体玻璃(如电致变色玻璃)和延迟线玻璃等。

普通玻璃是不导电的，常温下的电导率极低，但玻璃体中含有银、铜、钛、锂、钠等一价离子时，电导率却高出许多倍，这种玻璃叫离子导体玻璃。这些一价离子在电位梯度的作用下，通过间隙或空位发生迁移，从而达到导电的目的。当然，离子除带有电荷外，还具有一定的大小和质量，在固体中移动困难。因此，必须要求固体中存在有利于离子移动的特殊结构，并且空位的数目要大于导电离子的数目。非晶态的玻璃恰好能满足上述要求。快离子导体玻璃可做成离子选择性电极、超薄型全固体二次电池、各种敏感传感器等。

硫属化物玻璃属于电子导体玻璃，它具有半导体性质、红外透过性、低熔点等特性，可用于制造开关及存储元件、红外光纤、低熔封材料等。

电致变色玻璃也是玻璃家族的一个新成员。在复层玻璃表面镀上透明导电膜电极，膜电极间涂上作为发色层的变价金属氧化物，其颜色随价态不同而变化。通过含有电子和离子的电解质层加上电压时，金属的价态会发生变化，从而导致玻璃的颜色变化。这种玻璃用于汽车或建筑物上，会发挥天然空调的功能，同时也会使汽车或建筑物增加美感。最近，德国皮尔金顿公司研制出一种建筑用电致变色玻璃，

玻璃表面镀了一层氧化钨，通过电压控制，可使玻璃产生由完全透明到深蓝色等各种颜色变化。室外阳光强时，玻璃颜色变深，阳光弱时，玻璃颜色随之变透明，改善室内光线。

延迟线玻璃可使电信号延迟一定时间，即将电信号转变为超声波后通过玻璃，可使信号延迟数十微秒，因此可用于电视机，录象机的画面处理。这种玻璃一般为铅硅酸盐玻璃。

磁功能玻璃。法拉第旋转玻璃(磁光玻璃)、计算机磁盘玻璃等属磁功能玻璃。

将玻璃放入磁场中，光通过玻璃时，光的偏振面会发生正向或反向旋转，这种玻璃叫法拉第旋转玻璃。这种玻璃一般含有铊、铅、碲、铽等，可用来做偏光或检偏光元件、光开关、光隔离器等。

玻璃作为计算机磁盘的基板与铝合金相比，其中间层、磁性层、保护层等基本一样。铝合金的硬度较小，而玻璃由于其硬度足够，无需外加类似涂层，也不会产生塑性形变，因此玻璃作为磁记录盘的基板材料优于其他软性材料，但玻璃板一定要做到表面光滑，不能有疙瘩等缺陷，以免与磁头相碰。玻璃基板要平坦，不能弯曲变形，以免磁头与磁盘表面相撞。基板表面也不得有坑，槽，划伤之类的缺陷。随着计算机事业的发展和普及，玻璃磁盘会有很好的市场前景。

机械功能玻璃(力学功能玻璃) 。高硬度、高强度、高韧性玻璃等均属于机械功能玻璃。

玻璃在使用过程中，难免要与其他物质发生接触，容易造成划伤。为避免划伤，就要增加玻璃的硬度，含氧化钇、氧化镧的铝硅酸盐玻璃，其维氏硬度显著高于钠钙硅玻璃。在氧化物玻璃中导入氮原子的玻璃，其维氏硬度更高。高硬度玻璃可用作汽车前风挡玻璃及钟表的表蒙等。

微晶玻璃是一种高强度，高韧性的可切削玻璃。微晶玻璃是玻璃在加热过程中控制晶化而制得的一种含有大量微晶体的多晶材料，其晶体大小一般为几个微米。

生物功能玻璃。生物功能玻璃主要是指能够满足和达到生理和生物功能的玻璃。近年来开发出一些具有生物活性、机械强度高的生物功能玻璃。它具有与周围骨质结合牢固(生物活性)，植入骨内没有排斥反应，对人体无害、无毒(生物亲和性)，机械强度较自然骨骼高，且在人体内无强度疲劳现象，容易灭菌，成型加工容易等特点。

生物功能玻璃多为含钙和磷的微晶玻璃。将这样的玻璃植入骨骼后，自玻璃表面溶出的钙离子与体液中存在的磷酸根离子结合生成磷酸钙层，借此与骨头表面新生骨的磷酸钙层牢固地结合在一起。生物玻璃主要用在人造骨、人造牙、人造关节等方面。这种玻璃的临床使用将会为人类生活带来更多快乐和幸福，大大提高人们的生活质量。

化学功能玻璃。可进行气体或液体分离、放射性废弃物固化处理、作为催化剂和酶载体的多孔玻璃，憎水(油)防污染、杀菌玻璃，混凝土增强玻璃纤维等属于化学功能玻璃。

多孔玻璃可用于高温、高压下化学反应产物的分离，以提高反应产率；可望在环保方面用作烟囱气中二氧化碳、二氧化硫的分离去除,放射性废弃物的固化处理；用于污水处理，海水淡化；用于色谱柱的填充剂；用于催化剂载体，在食品、饮料、医学领域用作酶载体等。无机玻璃作为分离膜尽管价格比有机分离膜高，但无机玻璃具有耐水、耐油、耐微生物污染等特性，并具有耐高温等无机材料的特性，将会弥补有机材料的缺点，与有机材料互补，为人类提供更多的实用性材料。

在玻璃表面涂上一层含氟硅烷偶联剂，使玻璃表面能降低，从而

达到憎水憎油防污染的目的。这种玻璃适合做汽车等交通工具的挡风玻璃，也可做建筑物的窗用玻璃。将二氧化钛光催化剂涂于玻璃表面，受阳光紫外线照射，发生光化学反应，反应产生的活性物质具有极强的氧化能力，可杀死玻璃表面的细菌和病毒，并可使附着在玻璃表面的有机物降解而脱离玻璃表面。因此，这种玻璃不需要专门清洗就可保持自身的清洁，所以有人称这种玻璃为自洁玻璃。这种玻璃可用作饮具，医院手术室器材，汽车后视镜等。

热功能玻璃。热功能玻璃主要是指热膨胀系数小(或可变)，经骤冷骤热而不破坏的低膨胀耐热玻璃。

低膨胀微晶玻璃具有很高的热稳定性，是制造炊具，餐具的理想材料。微晶玻璃的膨胀系数可以在一定范围内调节，因此可用于和多种金属封接，也可作为金属和陶瓷，金属和玻璃的焊料。另外还有在低温下就能软化，用于玻璃，金属及电子元件的熔封或粘接的含铅低熔点玻璃。这些玻璃主要用于电子工业。

气凝胶玻璃从外观和透明度来看，与普通玻璃类似，但它具有保温性好，耐热性高，吸音性强，阻燃等特点。可用作耐热玻璃，防火门构件，太阳聚光镜屋面，节能建筑窗隔热玻璃等。

功能玻璃既继承了普通玻璃的优点，又展现出自身的优良性能，这就奠定了它在国民经济和科学技术中的地位。它那魔术般的功能性，在材料领域内所发挥的重要性等特点，吸引了很多科学工作者和制造商的兴趣。由于制造工艺和技术以及原材料等诸多方面的因素，致使某些品种的功能玻璃价格偏高，难以商品化，某些功能玻璃方面的理论还不太成熟，还有的功能玻璃的用途尚待开发。可以肯定的是，伴随着尖端技术的出现，还会对玻璃提出新的功能要求，新型功能玻璃的前景是十分广阔的。