新型功能玻璃

新型功能玻璃摘要：玻璃這一傳統(tǒng)材料在隨著現(xiàn)代科技的開(kāi)展，發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用，介紹玻璃形成規(guī)律以及幾種新型功能玻璃材料。關(guān)鍵詞：玻璃的概述，新型功能玻璃、新材料正文：玻璃是無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的重要組成局部也是非晶態(tài)固體中最重要的一族，人類對(duì)傳統(tǒng)玻璃進(jìn)行了研究與創(chuàng)新創(chuàng)造了許多性質(zhì)與功能與傳統(tǒng)玻璃截然不同的新型功能玻璃材料，使這類玻璃具有了傳統(tǒng)玻璃不同的光學(xué)，力學(xué)，電磁學(xué)，熱學(xué)性質(zhì)，玻璃科學(xué)已經(jīng)成為新興的應(yīng)用型科學(xué)。下面主要介紹玻璃的形成理論及幾種新型玻璃材料一、 傳統(tǒng)玻璃的概述成晌的結(jié)枸示意圖玻璃的狹義定義是“熔融物在冷卻過(guò)程中不發(fā)生結(jié)晶的無(wú)機(jī)物質(zhì)?！ㄈ欢?，假設(shè)根據(jù)制成材料的狀態(tài)及性質(zhì)來(lái)對(duì)玻璃進(jìn)行科學(xué)分類，就不能采用上面分類方法。下面介紹的新型玻璃材料具有經(jīng)典玻璃的各種性質(zhì)，我們也可稱其為玻璃。玻璃具有的一些通性：⑴各向同性；⑵介穩(wěn)性，玻璃是一種不穩(wěn)定的高能量狀態(tài)；⑶無(wú)固定熔點(diǎn)；⑷物理性質(zhì)的漸變性。成晌的結(jié)枸示意圖形成玻璃的物質(zhì)有很多，主要分為元素玻璃、氧化物玻璃及非氧化物玻璃三類。其結(jié)構(gòu)具有近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序的特點(diǎn)，就是說(shuō)其在宏觀上均勻和無(wú)序的，微觀上又是微不均勻和有序的。常見(jiàn)的傳統(tǒng)玻璃有硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃。二、 新型玻璃介紹傳統(tǒng)玻璃的深化以及開(kāi)展一鋼化玻璃、鍍膜玻璃、空腔玻璃、自清潔玻增。⑴鋼化玻璃是指平面玻璃經(jīng)過(guò)再處理，在玻璃外表形成壓應(yīng)力層，使玻璃

具有傳統(tǒng)玻璃所不具有的較高力學(xué)強(qiáng)度和熱沖擊性能。其具有的優(yōu)良性質(zhì)：鋼化玻璃在受到外力破壞時(shí)，碎片會(huì)變成類似蜂窩狀的鈍角碎小顆粒，不易對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害；它的強(qiáng)度是傳統(tǒng)玻璃的3~10倍；抗彎曲強(qiáng)度比一般玻璃大4?5倍；抗張強(qiáng)度提高，彈性模量下降，其可經(jīng)受溫度突變的范圍是250?320°C，而傳統(tǒng)的同等厚度玻璃只能經(jīng)受70?100°C的溫度變化?，F(xiàn)在鋼化玻璃應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，例如高空建筑，汽車制造等。但它也存在容易發(fā)生自爆，不能進(jìn)行加工，玻璃外表?yè)p傷后強(qiáng)度衰減嚴(yán)重的問(wèn)題。要解決這些問(wèn)題，不是僅僅依靠一兩項(xiàng)顯而易見(jiàn)的技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)的，而是需要依靠每個(gè)環(huán)節(jié)品質(zhì)的提高，每個(gè)因素的良好解決，合理先進(jìn)的技術(shù)和良好的創(chuàng)造手段來(lái)保證。⑵鍍膜玻璃，是指在玻璃外表涂抹一層金屬、合金、或金屬氧化物薄膜，是玻璃外表的改性產(chǎn)品，能改變玻璃對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率和吸收率，保證可見(jiàn)光的透射率，減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)能輻射，提高遠(yuǎn)紅外線的反射率，從而減少室內(nèi)熱量散失，實(shí)現(xiàn)降低能耗。普通浮法玻璃的輻射率高達(dá)0.84，肖鍍上一層以銀為根底的低輻射薄膜后，其輻射率可降至0.15以下。鍍膜玻璃要綜合考慮其對(duì)玻璃光學(xué)，電學(xué)，力學(xué)，化學(xué)性能的改變?，F(xiàn)在應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，如汽車車窗的貼膜，以及建筑上的貼膜。⑶空腔玻璃包括中空玻璃、真空玻璃等類型，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于門窗建筑，極大減少了室內(nèi)與外界的熱量交換，降低了資源與能源消耗。其具有節(jié)能，防霜露，隔音作用。由于中空玻璃保溫性能較好，內(nèi)外兩層玻璃溫差盡管很大，但由于隔層空氣是枯燥的，不會(huì)結(jié)露。高質(zhì)量的中空玻璃可以保證在室外溫度-40C是不會(huì)結(jié)露。真空玻璃兩塊玻璃之間的夾層非常小通常只有0.2~0.3mm，空腔腔內(nèi)抽真空無(wú)氣體，真空度到達(dá)0.1帕以上，因此真空玻璃具有比中空玻璃還要好的隔熱防霜性能；還具有耐風(fēng)壓，厚度薄、易安裝等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的開(kāi)展前景。⑷自清潔是指玻璃經(jīng)過(guò)特殊的物理化學(xué)方法后，其外表產(chǎn)生無(wú)需人工擦洗而到達(dá)清潔獨(dú)特的物理性質(zhì)。自清潔玻璃主要是運(yùn)用TiO2光電轉(zhuǎn)化效應(yīng)、光催化效應(yīng)和光的誘導(dǎo)親水性。研究發(fā)現(xiàn)，在微弱光下即在太陽(yáng)光下〔紫外光強(qiáng)度約為1mW/cm2〕或在日光燈〔紫外光強(qiáng)度約為0.2mW/cm2〕照射下，TiO2吸收近紫外光后，光生電子和空穴分別使TiO2外表吸附的氧復(fù)原和水氧化，生成?。-2和-OH自由基，這些自由基促以使玻璃外表的有機(jī)污物、微生物和細(xì)菌分解為CO2和HO等簡(jiǎn)單有機(jī)物。與此同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜經(jīng)微弱光照射后，TiO2外表具有親水性和光催化活性，如果遮斷光源，這兩種特性在黑暗中仍能保持一段時(shí)間。人們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)了納米TiO2不僅具有光之親水性和光催化性能，還具有光生電子一空穴的強(qiáng)氧化能力、化學(xué)穩(wěn)定性和無(wú)毒特性，人們開(kāi)始把納米TiO2這種光催化材料應(yīng)用于幕墻玻璃及其他玻璃。它能夠利用陽(yáng)光、空氣、雨水，自動(dòng)保持玻璃外表的清潔，并且玻璃外表所鍍的TiO2膜或其他半導(dǎo)體膜還能分解空氣中的有機(jī)物，以凈化空氣，且催化空氣中的氧氣使之變?yōu)樨?fù)氧離子，從而使空氣變得清新，同時(shí)能殺滅玻璃外表的細(xì)菌和空氣中的細(xì)菌，減少人工費(fèi)用以及資源浪費(fèi)。微晶玻璃微晶玻璃是20世紀(jì)50年代末開(kāi)展起來(lái)的新型材料，指玻璃熔體緩慢降溫，或是其在低于熔化溫度的適當(dāng)溫度區(qū)間內(nèi)保溫，這時(shí)候玻璃將析晶〔或叫失透〕，直徑大約在10-6m。玻璃在失透時(shí)獲得晶體尺寸微小、晶粒均勻分布的晶體與非晶體的混合物，人們將之稱為微晶玻璃。微晶玻璃的化學(xué)組成包括根底玻璃成分和成核劑兩局部，根底玻璃成分一般含有一定量的SiO、BO、PO和以［aio］形式存在的AlO等玻璃網(wǎng)絡(luò)形成2 23 25 4 23體。成核劑可以促進(jìn)根底玻璃在熱處理過(guò)程中的晶核形成，促進(jìn)玻璃的整體晶化。微晶玻璃在結(jié)構(gòu)和性能與陶瓷和玻璃均大不相同。微晶玻璃的性質(zhì)是由晶相的礦物組成，玻璃相的化學(xué)組成以及它們的含量決定的，因而具有較低的熱膨脹系數(shù)，較高的機(jī)械強(qiáng)度，顯著地耐腐性，抗風(fēng)化性，良好的抗熱震性，低電阻率，高熱軟化溫度和熱溫度性高。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墻及室內(nèi)高檔裝飾，還可做機(jī)械上的結(jié)構(gòu)材料，電子、電工上的絕緣材料，大規(guī)模集成電路的底板材料、微波爐耐熱列器皿、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等。微晶玻璃作為二十一世紀(jì)最有生命力和開(kāi)展前景的新型建材，展現(xiàn)了它獨(dú)特的魅力。在傳統(tǒng)建筑陶瓷的結(jié)構(gòu)調(diào)整以及產(chǎn)業(yè)提升的關(guān)鍵時(shí)期，微晶玻璃復(fù)合板使拋光磚走進(jìn)了玉器和精工時(shí)代.也使傳統(tǒng)建筑陶瓷真正走進(jìn)了數(shù)字化裝備與新材料、新工藝相融合的時(shí)代。未來(lái)隨著功能化陶瓷墨水的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用.傳統(tǒng)建筑陶瓷將進(jìn)人數(shù)字、低碳、功能、智能的新時(shí)代。防火玻璃防火玻璃分為單片防火玻璃和復(fù)合防火玻璃。單片防火玻璃以硼硅酸鹽防火玻璃為例其組成成分〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)〕：70%?80%SiO,8%~13%BO,2%~4%AlO,4%~10%RO。具有較好的透光性能，2 23 23 2較高的外表平整度，較低的熒光性能，較好的熱穩(wěn)定性，強(qiáng)度很高，良好的抗鹽堿性和抗水解性，特別是對(duì)于玻璃外表的微裂紋，硼硅酸鹽不會(huì)由于潮濕空氣中的水分子作用而引起裂紋擴(kuò)張，因而表現(xiàn)出較好的水穩(wěn)定性。復(fù)合防火玻璃是由兩片玻璃與中間的防火層構(gòu)成。用來(lái)制作復(fù)合防火玻璃可以是平板玻璃也可以是鋼化玻璃，其防火是由于受火面的玻璃因應(yīng)力而炸裂，防火膠片層對(duì)玻璃較好的粘接性，炸裂的玻璃碎片被粘在另一面，仍然是個(gè)整體，阻止火焰蔓延。中國(guó)在泡沫防火玻璃方面取得了一些成就，其在保溫和防火方面均有顯著效果。泡沫玻璃又稱多孔玻璃，以碎玻璃、廢舊玻璃為原料，摻入少量的發(fā)泡劑與外加劑，經(jīng)高溫焙燒而成，是一種高級(jí)的隔熱保溫材料。其特點(diǎn)是外表密度很小、強(qiáng)度很高、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱阻大、抗凍融性好、吸水率低、不燃燒、吸聲、耐腐蝕和可加工性能好，不僅廣泛應(yīng)用于石油、化工、冷藏、國(guó)防等領(lǐng)域，而且也是環(huán)保節(jié)能的新型建筑、裝飾材料。泡沫玻璃以其永久性、平安性、高可靠性，在低熱絕緣、防潮工程、吸聲等領(lǐng)域占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。在建筑領(lǐng)域，泡沫玻璃用作墻體保溫材料，可以恒久保持隔熱性能，用于屋面保溫，還可以起第2道防水作用。因此，在眾多隔熱保溫材料中，泡沫玻璃是未來(lái)住宅最理想的節(jié)能環(huán)保型保溫材料之一，可以廣泛應(yīng)用于住宅的房頂、地板和墻壁保溫。光功能玻璃光功能玻璃現(xiàn)在開(kāi)展出非線性光學(xué)玻璃，梯度折射率玻璃和光伏玻璃等類型。⑴隨著光通訊、信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與裝備的開(kāi)展對(duì)光子開(kāi)關(guān)提出了實(shí)用化的要求，而玻璃非線性光學(xué)材料具有高的透明度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、快的響應(yīng)時(shí)間，低光學(xué)耗損及容易制造特點(diǎn)，特別是半導(dǎo)體量子阱和超晶格材料出現(xiàn)后，應(yīng)用開(kāi)始廣泛。PbS量子點(diǎn)玻璃因具有強(qiáng)三維量子禁阻效應(yīng)和高三階非線性極化率而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)1.3um激光發(fā)射理想材料。⑵梯度折射率玻璃，折射率受材料中帶電離子的極化能力和其濃度的影響，不同陽(yáng)離子具有不同的極化能力，改變玻璃的組成就能改變折射率。由于折射率不同，導(dǎo)致光在其中以曲線的形式傳播，因而被廣泛應(yīng)用于光傳播、通訊系統(tǒng)，主要產(chǎn)品為光學(xué)透鏡和光波導(dǎo)纖維。梯度折射透鏡中，徑向梯度折射透鏡沿光軸方向變化，具有聚焦能力；軸向折射率透鏡折射率透鏡的折射率沿光軸方向變化，以變化的折射率矯正球相差，這類透鏡特別適用于激光系統(tǒng)。而其制成的光導(dǎo)纖維可以減少因膜間色散引起的遲疑，而且比階躍型光纖的光損耗小，有脈沖畸變小、頻帶寬、信息容量大等優(yōu)點(diǎn)。⑶光伏玻璃分類，用于太陽(yáng)能電池的光伏玻璃基片，一般包括超薄玻璃、外表鍍膜玻璃、低鐵含量的（超白）玻璃等類型。根據(jù)使用的性質(zhì)和制造方法不同，光伏玻璃又可分為3種產(chǎn)品，即平板型太陽(yáng)能電池的蓋板，一般為壓延玻璃；在平板玻璃外表鍍上通常厚度只有幾微米的半導(dǎo)體材料制成的薄膜電池導(dǎo)電基片；集熱式光伏系統(tǒng)使用的透鏡或反光鏡類的玻璃。這3種產(chǎn)品的特性和作用完全不同，其附加值也有很大的差異。如今應(yīng)用最廣的太陽(yáng)能光伏玻璃是高透光率玻璃，它是低鐵含量的玻璃，也就是我們俗稱的超白玻璃。鐵在普通玻璃中屬于雜質(zhì)（吸熱玻璃除外），鐵雜質(zhì)的存在，一方面使玻璃著色，另一方面增大玻璃的吸熱率，也就降低了玻璃的透光率。玻璃中的鐵是由原料本身、耐火材料或金屬材質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備等引入的，不可能完全防止。人們只能通過(guò)生產(chǎn)控制盡可能減少鐵在玻璃中的含量。目前，太陽(yáng)能電池玻璃的鐵含量在0.008%?0.02%之間，而普通浮法玻璃的鐵含量0.7%以上，低的鐵含量雜質(zhì)可帶來(lái)高的太陽(yáng)光透過(guò)率。就國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的3.2mm厚和4mm厚玻璃而言，太陽(yáng)光可見(jiàn)光透射比一般到達(dá)90%~92%。多功能復(fù)合玻璃每種玻璃均有其優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用中要揚(yáng)長(zhǎng)避短，下面介紹一種Low-E中空

玻璃。它集節(jié)能、防火、隔音、降低噪音、等優(yōu)良性能于一身。在中空玻璃中被譽(yù)為“世界級(jí)新產(chǎn)品〃。復(fù)合玻璃可以實(shí)現(xiàn)不同種玻璃之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，而形成自己特有的性質(zhì)。玻璃的應(yīng)用正在發(fā)生這天翻地覆的變化，傳統(tǒng)的玻璃材料已經(jīng)不能滿足今天的要求，玻璃產(chǎn)生的光污染也厄待解決。新型的玻璃材料必定是向著節(jié)能、健康、對(duì)環(huán)境影響小方向開(kāi)展，而這些新出現(xiàn)的新型玻璃材料也會(huì)隨著開(kāi)展綜合程度越來(lái)越強(qiáng)。復(fù)合玻璃是它們的開(kāi)展方向。【書(shū)刊】TOC\o"1-5"\h\z?新型功能玻璃材料？ 中南大學(xué)出版社 1、2、5?新型建筑材料？ 中國(guó)電力出版社 1、2、3【期刊】?三種新型材料節(jié)能玻璃助力建筑門窗節(jié)能？廣東建材-GuangdongBuildingMaterials,2021,Vol.27(09),pp.5-6ISSN:1009-4806 4、5徐美君？玻璃與搪瓷？-Glass&Enamel,2021,Vol.39(06),pp.47-47ISSN:1000-28714高武，劉家磊，薄淑暉，劉新厚，甄珍，GAOWu，LIUJia-lei，BOShu-hui，LIUXin-hou，ZHENZhen？可用于電光材料的新型非線性光學(xué)活性的玻璃分子？ ？發(fā)光學(xué)報(bào)？2021年9期5韓復(fù)興？微晶玻璃的新時(shí)代特征？佛山陶瓷-FoshanCeramics,2021,Vol.21(07),pp.7-8ISSN:1006-823630.4555657585-952-4-B-6-7?s0.4555657585-952-4-B-6-7?s-9--1-1.-1-1.-1-1.-1-1.-1-1.-1-1.-1. -1.-]. -1.-0.-0.-0.-U.-0.-0.-U.-0.-0.-J.-0.-C.