玻璃完整分享

3.1玻璃3.1.1玻璃的結(jié)構(gòu)學(xué)說玻璃的結(jié)構(gòu)：是指玻璃中質(zhì)點(diǎn)在空間的幾何配置、有序程度以及彼此間的結(jié)合狀態(tài)。玻璃結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：近程有序，遠(yuǎn)程無序。不同科學(xué)家對(duì)玻璃的認(rèn)識(shí)玻璃結(jié)構(gòu)研究的歷史不同科學(xué)家對(duì)玻璃的認(rèn)識(shí)：門捷列夫：玻璃是一個(gè)無定形物質(zhì)，沒有固定化學(xué)組成，與合金類似。

Sockman

：玻璃的結(jié)構(gòu)單元是具有一定的化學(xué)組成的分子聚合體。Tamman

：玻璃是一種過冷液體。兩個(gè)很重要的學(xué)說：

無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說

微晶學(xué)說(一)、微晶學(xué)說（在前蘇聯(lián)較流行)1、實(shí)驗(yàn)：(1)1921年列別捷夫在研究硅酸鹽玻璃時(shí)發(fā)現(xiàn)，玻璃加熱到573℃時(shí)其折射率發(fā)生急劇變化，而石英正好在573℃發(fā)生α

β

型的轉(zhuǎn)變。在此基礎(chǔ)上他提出玻璃是高分散的微晶的集合體，后經(jīng)瓦連柯夫等人逐步完善。上述現(xiàn)象對(duì)不同玻璃，有一定普遍性。400—600℃為玻璃的Tg、Tf溫度。

(2)研究鈉硅二元玻璃的x－射線散射強(qiáng)度曲線：1、未加熱2、618℃保溫1小時(shí)3、800℃保溫10分鐘(670℃保溫20小時(shí))27Na2O－73SiO2的x射線散射強(qiáng)度曲線

第一峰：是石英玻璃衍射的主峰與晶體石英特征峰一致。

第二峰：是Na2O-SiO2玻璃的衍射主峰與偏硅酸鈉晶體的特征峰一致。在鈉硅玻璃中，上述兩個(gè)峰均同時(shí)出現(xiàn)。

SiO2的含量增加，第一峰明顯，第二峰減弱；

Na2O含量增加，第二峰強(qiáng)度增加。

鈉硅玻璃中同時(shí)存在方石英晶子和偏硅酸鈉微晶，而且隨成分和制備條件而變。提高溫度或保溫時(shí)間延長衍射主峰清晰，強(qiáng)度增大，說明微晶長大。但玻璃中方石英晶子與方石英晶體相比有變形。結(jié)論2、要點(diǎn)：玻璃由無數(shù)的“微晶”組成。所謂“微晶”不同于一般微晶，而是帶有晶格變形的有序區(qū)域，它分散于無定形的介質(zhì)中，并且“微晶”到介質(zhì)的過渡是逐漸完成的，兩者之間無明顯界線。3、意義及評(píng)價(jià)：第一次揭示了玻璃的微不均勻性，描述了玻璃結(jié)構(gòu)近程有序的特點(diǎn)。4、不足之處：微晶尺寸太小，無法用x－射線檢測(cè)，微晶的含量、組成也無法得知。

1、實(shí)驗(yàn)

瓦倫對(duì)玻璃的x－衍射圖(二)、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說（Zachariasen）說明：a.由于石英玻璃和方石英的特征譜線重合，瓦倫認(rèn)為石英玻璃和方石英中原子間距大致一致。峰值的存在并不說明晶體的存在。計(jì)算晶體的尺寸：7.7A0，方石英晶胞的尺寸：7.0A0

b：石英玻璃中沒有象硅膠一樣的小角度衍射，從而說明是一種密實(shí)體，結(jié)構(gòu)中沒有不連續(xù)的離子或空隙。(此結(jié)構(gòu)與微晶假說的微不均勻性相矛盾。)

(2)用傅利葉分析法，畫出石英玻璃的徑向分布曲線

第一峰：第二峰：第三峰：第四峰：第五峰：可推測(cè)Si－O－Si的鍵角為1440。峰的位置：表示原子的間距；峰的面積：表示配位數(shù)石英玻璃的徑向分布曲線0123456710.0008.0006.0004.0002.000

Km4

r2

(r)Si-SiO-OSi-OSi-SiO-O實(shí)驗(yàn)表明：玻璃物質(zhì)主要部分不可能以方石英晶體的形式存在，而每個(gè)原子的周圍原子配位對(duì)玻璃和方石英來說都是一樣的。2、學(xué)說要點(diǎn)：

(1)形成玻璃的物質(zhì)與相應(yīng)的晶體類似，形成相似的三維空間網(wǎng)絡(luò)。

(2)這種網(wǎng)絡(luò)是由離子多面體通過橋氧相連，向三維空間無規(guī)律的發(fā)展而構(gòu)筑起來的。

(3)電荷高的網(wǎng)絡(luò)形成離子位于多面體中心，半徑大的變性離子，在網(wǎng)絡(luò)空隙中統(tǒng)計(jì)分布，對(duì)于每一個(gè)變價(jià)離子則有一定的配位數(shù)。

(4)氧化物要形成玻璃必須具備四個(gè)條件：

A、每個(gè)O最多與兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)形成離子相連。

B、多面體中陽離子的配位數(shù)≤4。

C、多面體共點(diǎn)而不共棱或共面。

D、多面體至少有3個(gè)角與其它相鄰多面體共用。

3、評(píng)價(jià)

(1)

說明玻璃結(jié)構(gòu)宏觀上是均勻的。解釋了結(jié)構(gòu)上是遠(yuǎn)程無序的，揭示了玻璃各向同性等性質(zhì)。(2)

不足之處：對(duì)分相研究不利，不能完滿解釋玻璃的微觀不均勻性和分相現(xiàn)象。綜述：兩種假說各具優(yōu)缺點(diǎn)，兩種觀點(diǎn)正在逐步靠近。統(tǒng)一的看法是——玻璃是具有近程有序、遠(yuǎn)程無序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的無定形物質(zhì)。

微晶假說著重于玻璃結(jié)構(gòu)的微不均勻和有序性。

無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說著重于玻璃結(jié)構(gòu)的無序、連續(xù)、均勻和統(tǒng)計(jì)性。它們各自能解釋玻璃的一些性質(zhì)變化規(guī)律。3.1.2玻璃的分類玻璃是以石英砂、純堿、石灰石等無機(jī)氧化物為主要原料，與某些輔助性原料經(jīng)高溫熔融，成型后經(jīng)過冷卻而成的固體。與陶瓷不同的是，它是無定形非結(jié)晶體的均質(zhì)同向性材料。玻璃的品種很多，可以按化學(xué)組成、制品結(jié)構(gòu)與性能來分類。

(一)按玻璃的化學(xué)組成分類

1.鈉玻璃

鈉鈣硅酸鹽玻璃。鈉鈣硅酸鹽玻璃，簡(jiǎn)稱鈉鈣玻璃，又稱普通玻璃。主要成分為SiO2,Na2O和CaO。它熔點(diǎn)低，易于熔制，由于含雜質(zhì)較多，玻璃常帶有綠色。與其他玻璃相比，鈉鈣玻璃的力學(xué)性質(zhì)、熱物理性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)及化學(xué)穩(wěn)定性均較差。主要用于制造普通建筑玻璃和日用玻璃制品等。2.鉀玻璃

鉀鈣硅酸鹽玻璃。鉀鈣硅酸鹽玻璃，簡(jiǎn)稱鉀鈣玻璃或鉀玻璃，是以K2O代替部分Na2O并提高SiO2的含量而制成。其折射率高于鈉鈣玻璃，質(zhì)硬并有光澤，故稱為硬玻璃，其他性質(zhì)也優(yōu)于鈉鈣玻璃。主要用于制造化學(xué)儀器和用具，以及高級(jí)玻璃制品等。3.鋁鎂玻璃

鋁鎂硅酸鹽玻璃。簡(jiǎn)稱鋁鎂玻璃，是降低鈉鈣玻璃中的Na2O和CaO含量，引入MgO,并以Al2O3代替部分SiO2而制成。它軟化點(diǎn)低，析晶傾向弱，力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)穩(wěn)定性均有提高，主要用于制造高級(jí)玻璃。4.鉛玻璃

鉀鉛硅酸鹽玻璃。鉀鉛硅酸鹽玻璃，簡(jiǎn)稱鉀鉛玻璃，俗稱鉛玻璃，又稱鉛晶質(zhì)玻璃或水晶玻璃。鉛玻璃主要由PbO，K2O和少量SiO2組成。具有高折射率、高透明度，光澤晶瑩，質(zhì)軟易加工，化學(xué)穩(wěn)定性好。主要用于制造光學(xué)儀器、高級(jí)器皿和裝飾制品等。

5.硼硅玻璃

硼酸鹽玻璃又稱耐熱玻璃，主要成分為SiO2，B2O3和Na2O。具有較好的光澤和透明度，良好的耐熱性及較好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。主要用于制造光學(xué)儀器、化學(xué)儀器與器皿以及耐熱玻璃等。

6.石英玻璃

石英玻璃是由純SiO2制成，具有很好的力學(xué)性質(zhì)和熱物理性質(zhì)以及良好的光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)穩(wěn)定性，并能透過紫外線。主要用于制造耐高溫儀器、殺菌燈等特殊用途的儀器與設(shè)備。玻璃按化學(xué)組成分為哪幾類，各有何特點(diǎn)？

(二)按制品結(jié)構(gòu)與性能分類

1.平板玻璃

(1)普通平板玻璃：包括普通平板玻璃和浮法玻璃。

(2)鋼化玻璃。

(3)表面加工平板玻璃：包括磨光玻璃、磨砂玻璃、噴砂玻璃、磨花玻璃、壓花玻璃、冰花玻璃、蝕刻玻璃等。

(4)摻入特殊萬分的平板玻璃：包括彩色玻璃、吸熱玻璃、光致變色玻璃、太陽能玻璃等。

(5)夾物平板玻璃：包括夾絲玻璃、夾層玻璃、電熱玻璃等。

復(fù)層平板玻璃：普通鏡面玻璃、鍍膜熱反射玻璃、鐳射玻璃、釉面玻璃、涂層玻璃、覆膜(覆玻璃貼膜)玻璃等。

2.玻璃制成品

(1)平板玻璃制品：包括中空玻璃、玻璃磨花、雕花、彩繪、彎制等制品及幕墻、門窗制品。

(2)不透明玻璃制品和異型玻璃制品：包括玻璃錦磚(馬賽克)、玻璃實(shí)心磚、玻璃空心磚、水晶玻璃制品、玻璃微珠制品、玻璃雕塑等。

(3)玻璃絕熱、隔音材料：包括泡沫玻璃和玻璃纖維制品等。

吹制防爆燈罩2．按功能分類

玻璃按功能分為普通玻璃、吸熱玻璃、防火玻璃、裝飾玻璃、安全玻璃、漫射玻璃、鏡面玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃、隔熱玻璃等。

3．按用途分類

玻璃按用途分為建筑玻璃、器皿玻璃、光學(xué)玻璃、防輻射玻璃、窗用玻璃和玻璃構(gòu)件等。

4．按玻璃及其制品的形狀分類

玻璃按形狀分為平板玻璃、曲面玻璃、空心及實(shí)心玻璃磚、槽形或U形玻璃、波形瓦等。

3.1.3玻璃的形成

（一）玻璃原料玻璃原料比較復(fù)雜，但按其作用可分為主要原料與輔助原料。主要原料構(gòu)成玻璃的主體并確定了玻璃的主要物理化學(xué)性質(zhì)，輔助原料賦予玻璃特殊性質(zhì)和給制作工藝帶來方便。

1.玻璃的主要原料

(1)硅砂或硼砂：硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼，它們?cè)谌紵心軉为?dú)熔融成玻璃主體，決定了玻璃的主要性質(zhì)，相應(yīng)地稱為硅酸鹽玻璃或硼酸鹽玻璃。

(2)蘇打或芒硝：蘇打和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化鈉，它們?cè)陟褵心芘c硅砂等酸性氧化物形成易熔的復(fù)鹽，起了助熔作用，使玻璃易于成型。但如含量過多，將使玻璃熱膨脹率增大，抗拉度下降。

(3)石灰石、白云石、長石等：石灰石引入玻璃的主要成分是氧化鈣，增強(qiáng)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，但含量過多使玻璃折晶和降低耐熱性。

白云石作為引入氧化鎂的原料，能提高玻璃的透明度、減少熱膨脹及提高耐水性。

長石作為引入氧化鋁的原料，它可以控制熔化溫度，同時(shí)也可提高耐久性。此外，長石還可提供氧化鉀成分，提高玻璃的熱膨脹性能。

(4)碎玻璃：一般來說，制造玻璃時(shí)不是全部用新原料，而是摻入15%——30%的碎玻璃。2.玻璃的輔助原料

(1)脫色劑：原料中的雜質(zhì)如鐵的氧化物會(huì)給玻璃帶來色澤，常用純堿、碳酸鈉、氧化鈷、氧化鎳等作脫色劑，它們?cè)诓Ａе谐尸F(xiàn)與原來顏色的補(bǔ)色，使玻璃變成無色。此外，還有與著色雜質(zhì)能形成淺色化合物的減色劑，如碳酸鈉能與氧化鐵氧化成二氧化二鐵，使玻璃由綠色變黃色。

(2)著色劑：某些金屬氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃著色。如氧化鐵使玻璃呈現(xiàn)黃色或綠色，氧化錳能呈現(xiàn)紫色，氧化鈷能呈現(xiàn)藍(lán)色，氧化鎳能呈現(xiàn)棕色，氧化銅和氧化鉻能呈現(xiàn)綠色等。

(3)澄清劑：澄清劑能降低玻璃熔液的粘度，使化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣泡，易于逸出而澄清。常用的澄清劑有白砒、硫酸鈉、硝酸鈉、銨鹽、二氧化錳等。

(4)乳濁劑：乳濁劑能使玻璃變成乳白色半透明體。常用乳濁劑有冰晶石、氟硅酸鈉、磷化錫等。它們能形成0.1——1.0μm的顆粒，懸浮于玻璃中，使玻璃乳濁化。

（二）玻璃的制造工藝

玻璃的制造工藝因制品種類不同而有所不同，但基本上均需將各種原料混合后在高溫下熔融，然后用不同的成型方法將玻璃液體冷凝成不同形狀的固體。

(1)計(jì)量與配料：將硅砂、蘇打、芒硝、石灰石、白云石、長石、碎玻璃及其它輔助原料，按所生產(chǎn)的玻璃種類要求進(jìn)行不同配比后攪拌均勻。

(2)熔融：混合好的原料在1400—1600℃的高溫窯內(nèi)進(jìn)行熔融，窯的一端不斷供料，熔融的玻璃液連續(xù)從另一端流出。

1、原

料：純堿、石灰石和石英2、主要設(shè)備：玻璃熔爐3、生產(chǎn)過程：原料粉碎，玻璃熔爐中強(qiáng)熱，成型冷卻Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑5、主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2O?Ca2O?6SiO2）6、主要性能：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。

4、反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)高溫高溫(3)澄清：玻璃原料熔化后，結(jié)晶即遭破壞，同時(shí)，硫酸鹽、碳酸鹽分解產(chǎn)產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫等氣體，產(chǎn)生氣泡，必須加入澄清劑清除氣泡。采用砷的氧化物作澄清劑時(shí)，其作用是它產(chǎn)生的大氣泡在上升過程中將小氣泡吸收排除，使玻璃液得以澄清。

(4)成型：熔融玻璃達(dá)到成型溫度后慢慢冷卻，根據(jù)用途成型為需要形狀。平板玻璃的成型方法有澆注法、軋制法、引上法、浮法等。

澆注法是將熔融的玻璃液流到鐵板上之后轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒將玻璃壓展成板狀。軋制法是用上下一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，將熔融玻璃沿水平方向引出成型。用這一方法可以成型夾絲玻璃、型板玻璃及波形玻璃。引上法是用滾筒將熔融玻璃沿垂直方向拉出成型，分為有槽法和無槽法。浮法是使熔融玻璃通過熔融金屬(錫)表面，延伸入退火窯降溫退火，經(jīng)切割而成。（三）玻璃制品的加工和裝飾

成型后的玻璃制品一般不能滿足裝飾性或適用性，需要進(jìn)行加工，以得到不同要求的制品。經(jīng)加工后的玻璃不僅使外觀與表面性質(zhì)得到改善，同時(shí)也提高了裝飾性。

建筑玻璃的加工與裝飾方法主要有以下幾種：

1.研磨與拋光

為了使制品具有需要的尺寸和形狀或平整光滑的表面，可采用不同磨料進(jìn)行研磨，開始用粗磨料研磨，然后根據(jù)需要逐級(jí)使用細(xì)磨料，直至玻璃表面變得較細(xì)微。需要時(shí)，再用拋光材料進(jìn)行拋光，使表面變得光滑、透明，并具有光澤。經(jīng)研磨、拋光后的玻璃稱為磨光玻璃。

拋光材料有氧化鐵、氧化鉻、氧化銫等金屬氧化物。拋光盤一般用毛氈、呢絨、馬蘭草根等制作。

2.鋼化、夾層、中空

鋼化玻璃是在爐內(nèi)將平板玻璃均勻加熱到600——650℃之后，噴射壓縮空氣使其表面迅速冷卻制成的，制品具有很高的物理力學(xué)性能。

將兩塊或兩塊以上的平板玻璃用塑料薄膜或其它材料夾于其中，在熱壓條件下使其組成一體即成夾層玻璃。

中空玻璃是將兩塊玻璃之間的空氣抽出后充入干燥空氣，用密封材料將其周邊封固。

3.表面處理

(1)化學(xué)蝕劑：目的是改變玻璃表面質(zhì)地形成光滑面和散光面。用氫氟酸類溶液進(jìn)行侵蝕，使玻璃表面呈現(xiàn)凹凸形或去掉凹凸形。

(2)表面著色：在高溫或電浮條件下金屬離子會(huì)向玻璃表面層擴(kuò)散，使玻璃表面呈現(xiàn)顏色，因此可將著色離子的金屬、熔鹽、鹽類的糊膏涂覆在玻璃表面，在高溫或電浮條件下使玻璃表面著色。

(3)表面金屬涂層：玻璃表面可以鍍上一層金屬薄膜以獲得新的功能，方法有化學(xué)法和真空沉積法及加熱噴涂法等。

3.1.4

玻璃的性質(zhì)

(一)玻璃的力學(xué)性質(zhì)

玻璃的理論抗拉強(qiáng)度極限為12000Mpa，實(shí)際強(qiáng)度只有理論強(qiáng)度的1/300-1/200，一般為30-60Mpa，玻璃的抗壓強(qiáng)度約為700-1000Mpa。玻璃中的各種缺陷造成了應(yīng)力集中或薄弱環(huán)節(jié)，試件尺寸越大缺陷存在的越多。缺陷對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響非常顯著，對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響較小。工藝上造成的外來雜質(zhì)和波筋(化學(xué)不均勻部分)對(duì)玻璃的強(qiáng)度有明顯影響。在-50-+70℃范圍內(nèi)玻璃的強(qiáng)度基本不變。

脆性是玻璃的主要缺點(diǎn)。玻璃的脆性指標(biāo)為1300-1500(橡膠為0.4-0.6，鋼為400-460，混凝土為4200-9350)。E越大說明脆性越大。玻璃的脆性也可以根據(jù)沖擊試驗(yàn)來確定。

在實(shí)際應(yīng)用中玻璃制品經(jīng)常受到彎曲、拉伸和沖擊應(yīng)力，較少受到壓縮應(yīng)力。玻璃的力學(xué)性質(zhì)主要指標(biāo)是抗拉強(qiáng)度和脆性指標(biāo)。

（二）玻璃的光學(xué)性質(zhì)

光學(xué)性質(zhì)是玻璃最重要的物理性質(zhì)。

光線照射到玻璃表面可以產(chǎn)生透射，反射和吸收三種情況。光線透過玻璃稱為透射，光線被玻璃阻擋，按一定角度反射出來稱為反射，光線通過玻璃后，一部分光能量損失在玻璃內(nèi)部稱為吸收。

玻璃中光的透射隨玻璃厚度增加而減少。玻璃中光的反射對(duì)光的波長沒有選擇性，玻璃中光的吸收對(duì)光的波長有選擇性。可以在玻璃中加入少量著色劑，使其選擇吸收某些波長的光，但玻璃的透光性降低。還可以改變玻璃的化學(xué)組成來對(duì)可見光、紫外線、紅外線、X射線、和γ射線進(jìn)行選擇吸收。

（三）玻璃的化學(xué)性質(zhì)

玻璃具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，它可以抵抗除氫氟酸以外所有酸類的侵濁，硅酸鹽玻璃一般不耐堿。玻璃遭受侵蝕性介質(zhì)腐蝕，也能導(dǎo)致變質(zhì)和破壞。

大氣對(duì)玻璃侵蝕作用實(shí)質(zhì)上是水氣、二氧化碳、二氧化硫等作用的總和。實(shí)踐證明，水氣比水溶液具有更大的侵蝕性。普通窗玻璃長期使用后出現(xiàn)表面光澤消失，或表面晦暗，甚至出現(xiàn)斑點(diǎn)和油脂狀薄膜等，就是由于玻璃中的堿性氧化物在潮濕空氣中與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鹽造成的。這一現(xiàn)象稱為玻璃發(fā)霉?？捎盟峤莅l(fā)霉的玻璃表面，并加熱至400－450℃除去表面的斑點(diǎn)或薄膜。

通過改變玻璃的化學(xué)成分，或?qū)ΣＡнM(jìn)行熱處理及表面處理，可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。

4.常見玻璃類型

通過橋氧形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的玻璃稱為氧化物玻璃。典型的玻璃形成的氧化物是SiO2、B2O3、P2O5、和GeO2,制取的玻璃，在實(shí)際應(yīng)用和理論研究上均很重要。(一)、硅酸鹽玻璃這是實(shí)用價(jià)值最大的一類玻璃，由于SiO2等原料資源豐富，成本低，對(duì)常見的試劑和氣體有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，硬度高，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而成為工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)用價(jià)值最大的一類玻璃。1、石英玻璃：石英玻璃是由[SiO4]四面體以頂角相連而組成的三維網(wǎng)絡(luò)，Si的配位數(shù)為4，O的配位數(shù)為2，Si－O鍵長為0.162nm,O－O鍵長為0.265nm

Si-O-Si鍵角為1200—1800的范圍內(nèi)中心在1440與晶體石英的差別：玻璃中Si-O-Si鍵角有顯著的分散，使石英玻璃沒有晶體的遠(yuǎn)程有序。石英玻璃密度很小，d＝2.20--2.22g/cm3石英玻璃和方石英晶體里Si-O-Si鍵角(

)分布曲線注意——

有些的離子不屬典型的網(wǎng)絡(luò)形成離子或網(wǎng)絡(luò)變性離子，如Al3+、Pb2+等屬于所謂的中間離子，這時(shí)就不能準(zhǔn)確地確定R值。若(R2O＋RO)/Al2O3>1,則有[AlO4]即為網(wǎng)絡(luò)形成離子若(R2O＋RO)/Al2O3<1,則有[AlO6]即為網(wǎng)絡(luò)變性離子若(R2O＋RO)/Al2O3

1,則有[AlO4]即為網(wǎng)絡(luò)形成離子312.5P2O5223Na2O·SiO2402Na2O·Al2O3·2SiO23.50.52.25Na2O·1/3Al2O3·2SiO2312.5Na2O·2SiO2402SiO2YXR組成典型玻璃的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)X，Y和R值

Y是結(jié)構(gòu)參數(shù)。玻璃的很多性質(zhì)取決于Y值。Y<2時(shí)硅酸鹽玻璃就不能構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)。在形成玻璃范圍內(nèi)：

Y增大網(wǎng)絡(luò)緊密，強(qiáng)度增大，粘度增大，膨脹系數(shù)降低，電導(dǎo)率下降。

Y下降網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松，網(wǎng)絡(luò)變性離子的移動(dòng)變得容易，粘度下降，膨脹系數(shù)增大，電導(dǎo)率增大。22013732Na2O·P2O522013232Na2O·SiO214015733P2O514615233Na2O·2SiO2膨脹系數(shù)

×107熔融溫度(℃)Y組成Y對(duì)玻璃性質(zhì)的影響

硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)上顯著的差別：(1)晶體中Si－O骨架按一定對(duì)稱性作周期重復(fù)排列，是嚴(yán)格有序的，在玻璃中則是無序排列的。晶體是一種結(jié)構(gòu)貫穿到底，玻璃在一定組成范圍內(nèi)往往是幾種結(jié)構(gòu)的混合。(2)晶體中R＋或R2＋陽離子占據(jù)點(diǎn)陣的位置：在玻璃中，它們統(tǒng)計(jì)地分布在空腔內(nèi)，平衡Onb的負(fù)電荷。雖從Na2O-SiO2系統(tǒng)玻璃的徑向分布曲線中得出Na+平均被5～7個(gè)O包圍，即配位數(shù)也是不固定的。

比較(3)晶體中，只有半徑相近的陽離子能發(fā)生互相置換，玻璃中，只要遵守靜電價(jià)規(guī)則，不論離子半徑如何，網(wǎng)絡(luò)變性離子均能互相置換。(因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易變形，可以適應(yīng)不同大小的離子互換)。在玻璃中析出晶體時(shí)也有這樣復(fù)雜的置換。(4)在晶體中一般組成是固定的，并且符合化學(xué)計(jì)量比例，在形成玻璃的組成范圍內(nèi)氧化物以非化學(xué)計(jì)量任意比例混合。

由于玻璃的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)比晶體有更大的可變動(dòng)性和寬容度，所以玻璃的性能可以作很多調(diào)整，使玻璃品種豐富，有十分廣泛的用途。結(jié)論無機(jī)玻璃的組織結(jié)構(gòu)

Texture

主要成份：SiO2、Na2O、K2O、CaO、MgO、Al2O3。

鍵合形式：離子鍵、共價(jià)鍵，及其混合鍵。慢冷結(jié)晶形成：熔體急冷(粘度大)無定形（玻璃結(jié)構(gòu)），無規(guī)網(wǎng)絡(luò)network無規(guī)網(wǎng)絡(luò)與高分子不同固體為三維網(wǎng)狀，無定形，加熱熔融，反復(fù)使用。硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)模型示意圖(二)、硼酸鹽玻璃

B2O3是硼酸鹽玻璃中的網(wǎng)絡(luò)形成體，B2O3也能單獨(dú)形成氧化硼玻璃。B：2s22p1O：2s22p4;B－O之間形成sp2三角形雜化軌道，還有空軌道，可以形成3個(gè)σ鍵，所以還有p電子，B除了3個(gè)σ鍵還有π鍵成分。氧化硼玻璃的結(jié)構(gòu)：(1)從B2O3玻璃的RDF曲線證實(shí)，存在以三角體([BO3]是非常扁的三角錐體，幾乎是三角形)相互連結(jié)的硼氧組基團(tuán)。(2)按無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說，純B2O3玻璃的結(jié)構(gòu)可以看成由[BO3]無序地相連而組成的向兩度空間發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)(其中有很多三元環(huán))。

B－O鍵能498kj/mol,比Si－O鍵能444kj/mol大，但因?yàn)锽2O3玻璃的層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)的特性，任何[BO3]附近空間并不完全被三角體所充填，而不同于[SiO4]。B2O3玻璃的層之間是分子力，是一種弱鍵，所以B2O3玻璃軟化溫度低(450℃)，表面張力小，化學(xué)穩(wěn)定性差(易在空氣中潮解)，熱膨脹系數(shù)高。一般說純B2O3玻璃實(shí)用價(jià)值小。但B2O3是唯一能用來制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃，而且是其它材料不可取代的。B2O3與R2O、RO等配合才能制成穩(wěn)定的有實(shí)用價(jià)值的硼酸鹽玻璃。當(dāng)B2O3中加入R2O、RO時(shí)會(huì)出現(xiàn)“硼反常”。

瓦倫對(duì)Na2O-B2O3玻璃的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Na2O由10.3mol%增至30.8mol%時(shí)，B－O間距由0.137nm增至0.148nm,[BO3][BO4]

,核磁共振和紅外光譜實(shí)驗(yàn)也證實(shí)如此。

論證：

[BO3]變成[BO4]，多面體之間的連結(jié)點(diǎn)由3變4，導(dǎo)致玻璃結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)，并使玻璃的各種物理性質(zhì)變好，這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性質(zhì)隨R2O或RO加入量的變化規(guī)律相反，所以稱為“

硼反?！?。

下圖表示二元鈉硼酸鹽玻璃中Ob數(shù)、熱膨脹系數(shù)α、和Tg溫度與Na2O含量mol%的變化。Na2O%αObTg硼反常硼反常使性質(zhì)－-組成變化曲線上出現(xiàn)極大值或極小值，其實(shí)質(zhì)是硼氧配位體中四面體與三角體相對(duì)含量變化所產(chǎn)生的，CN＝4的B原子數(shù)目不能超過由玻璃組成所決定的某一限度。結(jié)論

附參考資料：

硼反常是否在R2O中為15mol%附近出現(xiàn)還有分歧。Bray用核磁共振測(cè)定結(jié)果R2O在30～40mol%附近四面體配位數(shù)最多，以后隨R2O增加而減少。Belta認(rèn)為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和解釋方面存在某些差別。部分歸因于實(shí)驗(yàn)條件諸如溫度、時(shí)間、微分相及存留結(jié)構(gòu)中水對(duì)結(jié)構(gòu)變化的影響。硼硅酸鹽玻璃的實(shí)際用途——(1)

在氧化硼玻璃中引入輕元素氧化物(BeO、Li2O)可使快中子減慢，若引入CdO和其它稀土元素氧化物能使中子吸收能力劇增。在核工業(yè)中有重要用途。(2)

硼酐對(duì)于堿金屬(Na、Cs)蒸汽穩(wěn)定，所以含Na和Cs的放電燈外殼用含20～55wt％B2O3的玻璃制造。放電燈內(nèi)表面還可覆蓋一層含87wt％的B2O3玻璃。(3)

特種硼酸鹽玻璃的另一特性是x射線透過率高，以B2O3為基礎(chǔ)配方再加輕元素氧化物(BeO、Li2O、MgO、Al2O3)所制得的玻璃，是制造x射線管小窗的最適宜材料。(4)

硼酸鹽玻璃電絕緣性能好，而且易熔，常作為玻璃焊劑或粘結(jié)劑。(5)含硼的稀土金屬玻璃在光學(xué)方面也有重要應(yīng)用。硼硅玻璃的物理特性

硼硅酸鹽玻璃的一個(gè)重要特征是優(yōu)良的耐熱性，因而特別適用于實(shí)驗(yàn)室器具。

加熱時(shí)的耐高溫和耐熱沖擊性硼硅玻璃所能承受的最高操作溫度為500°C。溫度達(dá)525°C以上，玻璃開始變軟，開始由固態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)換。玻璃不僅具備很強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性能，其熱膨脹系數(shù)也極低，因而具耐熱沖擊性。玻璃的耐熱沖擊性能超過普通玻璃三倍以上，這意味著它可承受由熱至冷的任何變化（直到Dt=100K）。玻璃內(nèi)產(chǎn)生任何壓力玻璃都不會(huì)折裂，例如向玻璃容器內(nèi)注入灌注開水，容器也不會(huì)破裂。

冷藏溫度下的穩(wěn)定性

玻璃也可冷卻至最大極限的零下溫度，這意味著也適宜運(yùn)用在液態(tài)空氣(約-192°C)。一般情況下，建議操作條件在-70°C范圍以內(nèi)，極端低溫下，注意操作盡量使溫差不超過100K。試驗(yàn)瓶或試管中放入冷凍物質(zhì)時(shí)，最大容量以3/4為限，并傾斜到45°放置。

在微波中使用

也適于在微波中使用硼硅酸鹽玻璃的抗化學(xué)腐蝕性勝過絕大多數(shù)金屬和其它材料，并能經(jīng)受超過100°C的溫度。即使受到水和酸的影響，也只是玻璃濾出極少量的單價(jià)離子，因而在玻璃表面形成的一層很薄的、毛孔細(xì)膩的硅酸膜，抑制進(jìn)一步化學(xué)反應(yīng)的侵蝕。玻璃抵抗水、中性和酸式鹽溶液、強(qiáng)酸及它們的混合物，還有氯、溴、碘和有機(jī)物質(zhì)等等的侵蝕。只有當(dāng)接觸氫氟酸、諸如氟化銨等的含氟化物溶液、加熱過高的磷酸和強(qiáng)堿溶液，并在逐漸增強(qiáng)和不斷加溫情況下玻璃表面才會(huì)受到一定程度的腐蝕。

種類特性用途普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強(qiáng)度大，濾光化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導(dǎo)纖維、壓電晶體等光學(xué)玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂運(yùn)動(dòng)器材；微波通訊器材;汽車、火車窗玻璃等幾種特種玻璃（三）鋼化玻璃

鋼化玻璃是將玻璃加熱到接近玻璃軟化點(diǎn)的溫度(600——650℃)以迅速冷卻或用化學(xué)方法鋼化處理所得的玻璃深加工制品。它具有良好的機(jī)械性能玻璃和耐熱沖擊性能，又稱為強(qiáng)化玻璃。

玻璃經(jīng)處理表面產(chǎn)生了均勻的壓應(yīng)力，它的強(qiáng)度是經(jīng)過良好退火處理的玻璃的3——10倍，抗沖擊性能也大大提高。鋼化玻璃破碎時(shí)出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋，或產(chǎn)生細(xì)小碎粒，不會(huì)傷人，故又稱安全玻璃。鋼化玻璃的耐熱沖擊性能很好，最大的安全工作溫度為287.78℃，并能承受204.44℃的溫差。故可用來制造高溫爐門上的觀測(cè)窗、輻射式氣體加熱器和干燥器等。

由于鋼化玻璃具有較好的性能，所以，它在汽車工業(yè)、建筑工程以及軍工領(lǐng)域等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。常用作高層建筑的門、窗、幕墻、屏蔽及商店櫥窗、軍艦與輪船舷窗以及桌面玻璃等。

平面鋼化玻璃主要用作建筑工程的門窗、隔墻與幕墻等；彎鋼化玻璃主要用作汽車車窗玻璃；半鋼化玻璃主要用作暖房、溫室及隔墻等的玻璃窗；區(qū)域鋼化玻璃主要用作汽車的風(fēng)擋玻璃。

鋼化玻璃不能切割、磨削，邊角不能碰擊，使用時(shí)需選擇現(xiàn)成尺寸規(guī)格或提出具體設(shè)計(jì)圖紙加工定做。此外，鋼化玻璃在使用過程中嚴(yán)禁濺上火花。否則，當(dāng)其再經(jīng)受風(fēng)壓或振動(dòng)時(shí)，傷痕將會(huì)逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致破碎。

石英玻璃光學(xué)玻璃玻璃纖維（四）夾層玻璃

夾層玻璃系兩片或多片平板玻璃之間嵌夾透明塑料薄片，經(jīng)加熱、加壓，粘合而成的平面或彎曲的復(fù)合玻璃制品。夾層玻璃的抗沖擊性比普通平板玻璃高出幾倍。玻璃破碎時(shí)不裂成碎塊，僅產(chǎn)生輻射狀裂紋和少量玻璃碎屑，而且碎片仍粘貼在膜片上，不致傷人。因此夾層玻璃也屬于安全玻璃。夾層玻璃的透光性好，如2+2mm厚玻璃的透光率為82%。夾層玻璃還具有耐久、耐熱、耐濕、耐寒等性質(zhì)。

生產(chǎn)夾層玻璃的厚片可以采用普通平板玻璃、浮法玻璃、鋼化玻璃、彩色玻璃、吸熱玻璃和熱反射玻璃等。常用的熱塑性樹脂薄片為聚乙烯醇宿丁醛(PV。

夾層玻璃的品種很多，有減薄夾層玻璃、遮陽夾層玻璃、電熱夾層玻璃、防彈夾層玻璃、玻璃纖維增強(qiáng)夾層玻璃、報(bào)警夾層玻璃、防紫外線夾層玻璃、隔音夾層玻璃等。

夾層玻璃主要用作汽車和飛機(jī)的風(fēng)擋玻璃、防彈玻璃以及有特殊安全要求的建筑物的門窗、隔墻、工業(yè)廠房的天窗和某些水下工程。

該機(jī)既能生產(chǎn)傳統(tǒng)的通過預(yù)熱、預(yù)壓、高壓釜成型的夾層玻璃，還可以在兩層玻璃中間放置不同的夾層材料，如畫紙、絲綢、彩布、金屬編織物、PET膠片等，在夾層材料兩面放置EVA膠片，通過加溫、真空，使兩層玻璃及夾層材料牢固膠合在一起成為整體，所夾材料不同，使用效果場(chǎng)合也不同，還可以生產(chǎn)具有多種功能的夾層玻璃，如隔音、隔熱、防暴、防彈，是一種用量大、前景好的新型裝飾材（五）中空玻璃

中空玻璃中由兩層或兩層以上的平板玻璃原片構(gòu)成，四周用高強(qiáng)度氣密性復(fù)合膠粘劑將玻璃及鋁合金框和橡皮條、玻璃條粘結(jié)、密封，中間充入干燥氣體，還可以涂上各種顏色或不同性能的薄膜，框內(nèi)充以干燥劑，以保證玻璃原片間空氣的干燥度。

玻璃原片可以采用普通平板玻璃、鋼化玻璃、壓花玻璃、熱反射玻璃、吸熱玻璃和夾絲玻璃等。其加工方法分為膠接法、焊接法和熔接法。

中空玻璃的主要功能是隔熱隔聲，所以，又稱為絕緣玻璃。一般可降低噪聲30——40dB；且防結(jié)霜性能好，結(jié)箱溫度比普通玻璃低15℃左右。傳熱系數(shù)為3.09W/m2·K，而普通玻璃(3mm厚)的傳熱系數(shù)則為7.19W/m2·K，耗熱量為中空玻璃的兩倍。優(yōu)質(zhì)的中空玻璃壽命可達(dá)25年之久。

國外中空玻璃的應(yīng)用較為普通。1990年，美國有90%的住宅使用了中空玻璃。一些歐洲國家還規(guī)定所有建筑物必須全部采用中空玻璃，禁止普通玻璃作窗玻璃。中空玻璃廣泛應(yīng)用于高級(jí)住宅、飯店、賓館、辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院、商店等需要室內(nèi)空調(diào)的場(chǎng)合，也可以用于汽車、火車、輪船的門窗等處。

（六）熱反射玻璃

熱反射玻璃是將平板玻璃經(jīng)過深加工處理得到的一種新型玻璃制品。它既具有較高的熱反射能力，又保持了平板玻璃的透光性，具有良好的遮光性和隔熱性能。它用于建筑的門窗及隔墻等處。

熱反射玻璃對(duì)太陽輻射的反射率高達(dá)30%左右，而普通玻璃僅為7%——8%，因此，熱反射玻璃在日曬時(shí)能保證室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，并使光線柔和，改變建筑物內(nèi)的色調(diào)，避免眩光，改善了室內(nèi)的環(huán)境。鍍金屬膜的熱反射玻璃還有單向透視作用，故可用作建筑的幕墻或門窗，使整個(gè)建筑變成一座閃閃發(fā)光的玻璃宮殿，映出周圍景物的變幻，可謂千姿百態(tài)，美妙非凡。

熱反射玻璃是在平板玻璃表面涂覆金屬或金屬氧化物薄膜制成的。薄膜包括金、銀、銅、鋁、鉻、鎳、鐵等金屬及其氧化物；鍍膜方法有熱解法、真空濺射法、化學(xué)浸漬法、氣相沉積法、電浮法等。

熱反射的玻璃具有以下特性：

1.對(duì)太陽輻射能的反射能力較強(qiáng)

普通平板玻璃的太陽能輻射反射率為7%-10%，而熱反射玻璃高達(dá)25%-40%。

2.遮陽系數(shù)小

能有效阻止熱輻射，有一定的隔熱保溫的效果。3.單向透視性

它是指熱反射玻璃在迎光的一面具有鏡子的特性，而在背光的一面則具有普通玻璃的透明效果。白天，人們從室內(nèi)透過熱反射玻璃幕墻可以看到外面車水馬龍的熱鬧街景，但室外卻看不見室內(nèi)的景物，可起到屏幕的遮擋作用。晚間的情況正好相反，由于室內(nèi)光線的照明作用，室內(nèi)看不見玻璃幕墻外的事物，給人以不受外界干擾的舒適感。但對(duì)不宜公開的場(chǎng)所應(yīng)用窗簾等加以遮蔽。

4.可見光透過率低

6mm厚熱反射玻璃的可見光透過率比相同厚度的浮法玻璃減少75%以上，比吸熱玻璃也減少60%。

熱反射玻璃在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是安裝施工中要防止損傷膜層，電焊火花不得落到薄膜表面；二是要防止玻璃變形，以免引起影像的“畸變”；三是注意消除玻璃反光可能造成的不良后果。

(七）吸熱玻璃

既能保持較高的可見光透過率，又能吸收大量紅外輻射的玻璃稱為吸熱玻璃。

吸熱玻璃的生產(chǎn)是在普通鈉—鈣硅酸鹽玻璃中加入有著色作用的氧化物，如氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷以及氧化硒等；或在玻璃表面噴涂氧化錫、氧化鈷、氧化鐵等有色氧化物薄膜。使玻璃帶色，并具有較高的吸熱性能。

吸熱玻璃按顏色分為灰色、茶色、綠色、古銅色、金色、棕色和藍(lán)色等；按成分分為硅酸鹽吸熱玻璃、磷酸鹽吸熱玻璃、光致變色玻璃和鍍膜玻璃等。

吸熱玻璃具有以下特性：

1.吸收太陽光輻射

如6mm藍(lán)色吸熱玻璃能擋住50%左右的太陽輻射能。2.吸收可見光

如6mm普通玻璃可見光透過率為78%，同樣厚度的古銅色玻璃僅為26%。吸熱玻璃能使刺目的陽光變得柔和，起到反眩作用。特別是在炎熱的夏天，能有效地改善室內(nèi)光照，使人感到舒適涼爽。

3.吸收太陽光紫外線

能有效減輕紫外線對(duì)人體和室內(nèi)物品的損害。特別是有機(jī)材料，如塑料和家具油漆等，在紫外線作用下易產(chǎn)生老化及褪色。

4.具有一定的透明度

能清晰地觀察室外的景物。

5.玻璃色澤經(jīng)久不變

止前，吸熱玻璃已廣泛用于建筑工程的門窗或外墻以及車船的風(fēng)擋玻璃等，起到采光、隔熱、防眩作用。吸熱玻璃還可按不同的用途進(jìn)行加工，制成磨光玻璃、鋼化玻璃、夾層玻璃、鏡面玻璃及中空玻璃等玻璃深加制品。無色磷酸鹽吸熱玻璃能大量吸收紅外線輻射熱，可用于電影拷貝和放影以及彩色印刷等。

（八）玻璃馬賽克

玻璃馬賽克又稱玻璃錦磚，其名稱源于拉丁文，英文為MOSAIC。歷史上，馬賽克泛指鑲嵌藝術(shù)作品，后來指由不同色彩的小塊鑲嵌而成的平面裝飾。

玻璃馬賽克是將長度不超過45mm的各種顏色和形狀的玻璃質(zhì)小塊鋪貼在紙上而制成的一種裝飾材料。它與陶瓷錦磚的主要區(qū)別是：玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈乳濁狀或半乳濁狀，內(nèi)含少量氣泡和未熔顆粒；單塊產(chǎn)品斷面呈楔形，背面有鋸齒狀或階梯狀的溝紋，以便粘貼牢固。

玻璃馬賽克具有如下特點(diǎn)：

1.色澤絢麗多彩，典雅美觀

“赤橙黃綠青藍(lán)紫”諸色彩兼?zhèn)洌脩艨筛鶕?jù)不同的需要進(jìn)行選擇。特別是近年生產(chǎn)的金星玻璃馬賽克產(chǎn)品，除了具有普通馬賽克的特點(diǎn)外，還能隨外界光線的變化映出不同的色彩，恰似金星閃爍、璀璨耀眼。不同色彩圖案的馬賽克可以組合拼裝成各色壁畫，裝飾效果十分理想。

2.質(zhì)地堅(jiān)硬，性能穩(wěn)定，具有耐熱、耐寒、耐候、耐酸堿等性能

由于玻璃馬賽克的斷面比普通陶瓷有所改進(jìn)，吃灰深，粘結(jié)較好，不易脫落，耐久性較好。因而不積塵，天雨自滌，經(jīng)久常新。

3.價(jià)格較低

一般陶瓷馬賽克為9-11元/m2，而玻璃馬賽克僅需7.50-10.00元/m2。

4.施工方便

減少了材料堆放，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，施工效率提高。

玻璃馬賽克適用于賓館、醫(yī)院、辦公樓、禮堂、住宅等建筑的外墻裝飾。

（九）其他品種玻璃

1.磨砂玻璃

磨砂玻璃又稱為毛玻璃，它是將平板玻璃的表面經(jīng)機(jī)械噴砂、手工研磨或用氫氟酸溶蝕等方法處理成均勻毛面而成。由于表面粗糙，只能透光而不能透視，多用于需要隱秘或不受干擾的房間，如浴室、衛(wèi)生間和辦公室的門窗等，也可用作黑板。

2.壓花玻璃

壓花玻璃又稱為滾花玻璃，是在平板玻璃硬化前用帶有花樣圖案的滾筒壓制而成的。由于壓花玻璃表面凹凸不平而具有不規(guī)則的折射光線，可將集中光線分散，使室內(nèi)光線柔和，且有一定的裝飾效果。常用于辦公室、會(huì)議室、浴室及公共場(chǎng)所的門窗和各種室內(nèi)隔斷。

3.夾絲玻璃

將編織好的鋼絲網(wǎng)壓入已軟化的玻璃即制成夾絲玻璃。這種玻璃的抗折強(qiáng)度高，抗沖擊能力和耐溫度劇變的性能比普通玻璃好。破碎時(shí)其碎片附著在鋼絲上，不致飛出傷人。透用于公共建筑的走廊、防火門、樓梯、廠房天窗及各種采光屋頂?shù)取?/p>

4.光致變色玻璃

在玻璃中加入鹵化銀，或在玻璃與有機(jī)夾層中加入鋁和鎢的感光化合物，就能獲得光致變色性。光致變色玻璃受太陽或其他光線照射時(shí)，顏色隨著光線的增強(qiáng)而逐漸變暗；照射停止時(shí)又恢復(fù)原來的顏色。目前，光致變色玻璃的應(yīng)用已從眼鏡片開始向交通、醫(yī)學(xué)、攝影、通信和建筑領(lǐng)域發(fā)展。

5.泡沫玻璃

泡沫玻璃是以玻璃碎屑為原料，加少量發(fā)氣劑，經(jīng)發(fā)泡爐發(fā)泡后脫模退火而成的一種多孔輕質(zhì)玻璃。其孔隙率可達(dá)80%-90%，氣孔多為封閉型的，孔徑一般為0.1-5.0mm。特點(diǎn)是熱導(dǎo)率低，機(jī)械強(qiáng)度較高，表觀密度小于160kg/m3。不透水、不透氣，能防火，抗凍性強(qiáng)，隔聲性能好?？射?、釘、鉆。是良好的絕熱材料，可用作墻壁、屋面保溫，或用于音樂室、播音室的隔聲等。

6.鐳射玻璃

鐳射(英文Laser的音譯)玻璃是國際上十分流行的一種新型建筑裝飾材料。它是以平板玻璃為基材，采用高穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)材料，經(jīng)特殊工藝處理，從而構(gòu)成全息光柵或其他圖形的幾何光柵。在同一塊玻璃上可形成上百種圖案。

鐳射玻璃的特點(diǎn)在于，當(dāng)它處于任何光源照射下時(shí)，都將因衍射作用而產(chǎn)生色彩的變化；而且，對(duì)于同一受光點(diǎn)或受光面而言，隨著入射光角度及人的視角的不同，所產(chǎn)生的光的色彩及圖案也將不同。五光十色的變幻給人以神奇、華貴和迷人的感受。其裝飾效果是其他材料無法比擬的。

鐳射玻璃大體上可分為兩類：一類是以普通平板玻璃為基材制成的，主要用于墻面、窗戶和頂棚等部位的裝飾；另一類是以鋼化玻璃為基材制成的，主要用于地面裝飾。此外，還有專門用于柱面裝飾的曲面鐳射玻璃，專門用于大面積幕墻的夾層鐳射玻璃以及鐳射玻璃磚等。

鐳射玻璃的技術(shù)性質(zhì)十分優(yōu)良。鐳射鋼化玻璃地磚的抗沖擊、耐磨、硬度等性能均優(yōu)于大理石，與花崗石相近。鐳射玻璃的耐老化壽命是塑料的10倍以上。在正常使用情況下，其壽命大于50年。鐳射玻璃的反射率可在10%——90%的范圍內(nèi)任意調(diào)整，因此可最大限度地滿足用戶的要求。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的鐳射玻璃的最大尺寸為1000mm×2000mm。在此范圍內(nèi)有多種規(guī)格的產(chǎn)品可供選擇。

鐳射玻璃是用于賓館、飯店、電影院等文化娛樂場(chǎng)所以及商業(yè)設(shè)施裝飾的理想材料，也適用于民用住宅的頂棚、地面、墻面及封閉陽臺(tái)等的裝飾。此外，還可用于制作家具、燈飾及其他裝飾性物品。

7.玻璃磚

玻璃磚又稱特厚玻璃，分為實(shí)心磚和空心磚兩種。實(shí)心玻璃磚是用熔融玻璃采用機(jī)械模壓制成的矩型塊狀制品?？招牟ＡТu是由箱式模具壓成凹形半塊玻璃磚，然后再將兩塊凹形磚熔結(jié)或粘接而成的方型或矩型整體空心制品。磚內(nèi)外可以壓鑄出各種條紋，空心磚按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為單空腔和雙空腔兩類，后者在空腔中間有一道玻璃肋。玻璃空心磚有115、145、240、300mm等規(guī)格；可以用彩色玻璃制做，也可以在其內(nèi)腔用透明涂料涂飾。玻璃空心磚的容重較低(800kg/m3)。導(dǎo)熱系數(shù)較低[0.46W/(m·K)]，有足夠的透光率(50%-60%)和散射率(25%)。其內(nèi)腔制成不同花紋可以使外來光線擴(kuò)散或使其向指定方向折射，具有特殊的光學(xué)特性。

玻璃磚可用于建造透光隔墻、淋涂隔斷、樓梯間、門廳、通道等和需要控制透光、眩光和陽光直射的場(chǎng)合。

在家居裝修中有些人將原來的無色透明平板玻璃窗換成藍(lán)色或綠色、茶色等有色玻璃，這種裝飾手法欠妥。有色玻璃屬于特種玻璃類，也稱吸熱玻璃，通常能阻擋５０％左右的陽光輻射。如６毫米厚的藍(lán)色玻璃只能透過５０％的太陽輻射，茶色、古銅色吸熱玻璃僅能透過２５％的太陽光。因此吸熱玻璃適用于既需采光又需隔熱的炎熱地區(qū)的建筑物門窗或外墻體，這樣，既能起到隔熱和防強(qiáng)光作用，又可營造一種優(yōu)美的涼爽氣氛?？墒窃诔鞘凶≌瑓^(qū)樓群中能起殺菌、消毒、除味作用的陽光，被這些有色吸熱玻璃擋掉了一半，實(shí)在是得不償失。

有些住戶安裝了紗窗，其透光率為７０％，與無色透明普通玻璃組合，總透光率在６１％左右，正好適宜。但若配上有色吸熱玻璃，其透光率僅為３５％，將直接影響室內(nèi)的光照要求。

如果長期生活在藍(lán)灰色、茶色等弱光環(huán)境中，室內(nèi)視線質(zhì)量必然下降，容易使人身心疲憊，對(duì)健康將會(huì)產(chǎn)生不良的影響。

3.5光導(dǎo)纖維OPTICFIBER從1876年發(fā)明電話到20世紀(jì)60年代末，通信線路都是銅制導(dǎo)線，并且經(jīng)歷了從架空明線、對(duì)稱電纜到同軸電纜的過程，到20世紀(jì)70年代，世界上干線通信使用的還是標(biāo)準(zhǔn)同軸管，每管質(zhì)量達(dá)200kg/km。

把光子作為信息載體，即用光纖通信代替電纜和微波通信是20世紀(jì)通信技術(shù)的重大進(jìn)步。光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號(hào)，以玻璃或有機(jī)玻璃等為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。它由纖維芯、包層和保護(hù)套組成。

20世紀(jì)70年代，由于低損耗的熔石英光纖和長壽命半導(dǎo)體激光器的研制成功，使得光纖通信成為可能。1978年開始的第一代光纖通信光纜長10km，最高傳輸率不到100Mb/s。三年后，第二代光纖通信應(yīng)用了單模光纖（模是指沿纖維內(nèi)傳輸?shù)碾姶挪ㄐ停瑔文t指只允許傳輸基模而其它頻率的光波被截止）和處于熔石英光纖最低色散波長（1.3μm）的半導(dǎo)體激光器和探測(cè)器，光信號(hào)可以在光纖內(nèi)以勻速傳播，傳輸容量增加近十倍。第三代光纖通信應(yīng)用熔石英光纖的最低損耗波長（1.55μm）,配上該波長的半導(dǎo)體激光器，使之中繼傳輸距離和傳輸容量又提高幾倍。第四代光纖通信是采用波分復(fù)用技術(shù)，即同一路光纖中傳輸若干個(gè)不同波長的光信號(hào)，用外調(diào)制的分布反饋激光器達(dá)到高的信號(hào)傳輸率，用光纖寬帶耦合器將幾種波長的激光信號(hào)耦合入一條公用傳輸光纖，在信號(hào)終端用光纖光柵慮光器分離出幾個(gè)波長的載波激光，再用檢波器將信號(hào)分離出來。這種波分復(fù)技術(shù)使信息傳輸增加了幾倍。在光子集成回路再加入寬增益頻帶的摻鉺光纖放大器，就可以形成高容量和無中繼距離傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)。

發(fā)展新材料始終是光通信中的核心問題，減少材料對(duì)光的吸收與光散射損耗是一大研究?jī)?nèi)容。近年來，有人研制出大有效面積的新型光纖，如真波光纖（truewavefiber）、葉狀光纖（leaffiber）等，試圖提高光纖的傳光效率。由于光纖中的色散對(duì)高速信號(hào)也有嚴(yán)重影響，色散補(bǔ)償器也是一重點(diǎn)研究對(duì)象。此外，還有一些輔助器件的研究開發(fā)也很活躍，如高穩(wěn)定波長的半導(dǎo)體激光器，高速光調(diào)制器，光濾波器，光耦合器等。獲取信息主要使用探測(cè)器和傳感器，目前，光電子學(xué)技術(shù)是獲取信息的主要手段。傳感器可分為半導(dǎo)體傳感器和光纖傳感器。光纖傳感主要基于外部世界各種物理量和化學(xué)量的變化引起光學(xué)參數(shù)（如相位、極化、波長、幅度、模、功率分布、光程等）的變化。國外對(duì)光纖傳感器的研究始于70年代中期，1977年，由美國海軍研究所主持，有五個(gè)公司參加，主要研究水聲器、磁強(qiáng)計(jì)等水下檢測(cè)設(shè)備。1980年開始研究現(xiàn)代數(shù)字光纖控制系統(tǒng)，用光纖譯碼的光纖傳感器代替直升飛機(jī)駕駛員的控制。1984年進(jìn)行飛行試驗(yàn)，最終將實(shí)現(xiàn)用光纖的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)代替電源。其它研究包括光纖陀螺、核輻射監(jiān)控、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控等傳感器。英國于1982年以貿(mào)易工業(yè)部為首成立了英國傳感器協(xié)會(huì)，研制高壓光纖電流測(cè)量裝置，光纖陀螺，水聲器等。德國對(duì)光纖陀螺的研究規(guī)模和水平僅次于美國，居世界第二位。日本1979年-1986年實(shí)施“光應(yīng)用計(jì)劃控制系統(tǒng)”。此外，法國、瑞士、意大利等國也開展了光纖傳感器的研究工作。我國在“七五”期間提出15個(gè)項(xiàng)目，主要研究光纖放射線探測(cè)儀，光纖位移、位置及角度傳感器，光纖壓力，光纖振動(dòng)，加速度計(jì)等，目前這方面的研究也開展得很活躍。光纖可分為單模(Single

Mode

)光纖和多模(Multiple

Mode)光纖。

單模光纖只提供一條光路，加工復(fù)雜，但具有更大的通信容量和更遠(yuǎn)的傳輸距離。

多模光纖使用多條光路傳輸同一信號(hào)，通過光的折射來控制傳輸速度。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的光纖有以下幾類

(1)8.3pm芯/125pm外殼，單模；

(2)62.5um芯/125um外殼，多模；

(3)5OPm芯/125pm外殼，多模;

(4)loopm

芯/140pm外殼，多模。

光纜之所以發(fā)展迅速，其主要原因是具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)傳輸帶寬非常寬，通信容量很大；

(2)傳輸損耗小，中繼距離長，特別適用于長距離傳輸；

(3)抗雷電和抗電磁干擾能力強(qiáng)；

(4)保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；

(5)體積小，重量輕；

(6)誤碼率低，傳輸可靠性高；

(7)價(jià)格正在不斷下降。光纖的完整名稱叫做光導(dǎo)纖維英文名是OPTICFIBER，也有叫OPTICALFIBER的，是用純石英以特別的工藝?yán)杉?xì)絲，光纖的直徑比頭發(fā)絲還要細(xì)，與其它的介質(zhì)相比，它的價(jià)格較貴，但是不易受電磁和無線電的干擾從而比其它介質(zhì)的傳輸速率更高和傳輸距離也更遠(yuǎn)。小提示：很多教科書上都說由于光纖的價(jià)格昂貴，造成了光纖難以在網(wǎng)絡(luò)中普及，其實(shí)現(xiàn)在的光纖價(jià)格已經(jīng)很便宜了，一米只要8元左右，而且還有下降的趨勢(shì)。這也促成了現(xiàn)在小區(qū)寬帶的普及。

一、結(jié)構(gòu)光纖由纖芯、包層、一次涂覆層和二次涂覆層組成。纖芯包層二次涂覆層一次涂覆層（預(yù)涂層）二、分類1、按折射率分布（1）

突變型（均勻型、階躍型）（2）

漸變型（非均勻型、梯度型）2、按傳輸模式（1）

單模光纖（給定工作波長上，允許傳輸單一導(dǎo)模的光纖）。（2）

多模光纖（給定工作波長上，允許傳輸多個(gè)導(dǎo)模的光纖）。

光纖的分類

單模光纖：?jiǎn)文９饫w的纖芯直徑為8.3μm，包層外直徑125μm。由于單模光纖的直徑比多模光纖小，而且采用了ILD（注入式激光二級(jí)管），所以它的傳輸速度比多模的要快，傳輸距離可以達(dá)到數(shù)十公里，單模光纖一般用于電信級(jí)的骨干網(wǎng)。多模光纖：多模光纖的纖芯直徑為50~62.5μm，包層外直徑125μm.要比單模光纖大的多，可以通過多種模式的光波，這樣，光波的散射和分離現(xiàn)象就會(huì)比較嚴(yán)重。從而引響傳輸速度。而且為了降低成本，多模光纖一般采用LED（發(fā)光二級(jí)管），所以傳輸?shù)木嚯x也比較近，一般只有幾公里。多模光纖一般用于小區(qū)等局域網(wǎng)。三傳光原理1、介質(zhì)折射率n

真空中的光速介質(zhì)中的光速2、反射定律：3、折射定律：即4、全反射：條件：①（光密→光疏）②

為全反射的臨界角，

現(xiàn)象為只有反射光，沒有折射光。

四石英光學(xué)纖維的制備光學(xué)纖維可分為階躍型和梯度型二類。階躍型光學(xué)纖維是由芯子和包覆芯子的包層組成，其中芯子是高折射率玻璃，它的直徑為10-50μm，包層是低折射率玻璃。光一邊在芯子中傳輸，一邊在芯子與包層之間發(fā)生界面全反射。梯度型光學(xué)纖維，折射率在芯部最高，隨著向周圍靠近，折射率呈拋物線形式減小。入射光與纖維軸具有一定角度的光在到達(dá)光學(xué)纖維外面之前，就被折射回到內(nèi)側(cè)，達(dá)不到纖維界面，而在光纖內(nèi)傳輸。階躍型梯度型

光在光纖中的傳輸

表1光學(xué)纖維的分類

芯包層制法階躍型石英系SiO2SiO2+B2O3

SiO2+GeO2SiO2CVD+熔融大火焰熔融多組分鈉鈣硼鈉鈣硼硅體系硅酸鹽酸鹽棒管法、單坩堝法、雙坩堝法梯度型石英系SiO2+GeO2

SiO2+B2O3CVD+熔融多組分Tl2O+Na2O+PbO+SiO2

Tl2O+Na2O+B2O3+SiO2離子交換

Li2O+Al2O3+SiO2

Li2O+CaO+SiO2

光纖的制備包括兩個(gè)過程，即制棒和拉絲。為了獲得低損耗的光纖，這兩個(gè)過程都要在超凈環(huán)境中進(jìn)行。制造光纖時(shí)先要熔制出一根玻璃棒，玻璃棒的芯、包層材料可以都是石英玻璃。純石英玻璃折射率為1.548，欲使光在光纖芯中傳輸，必須使纖芯中的折射率高于包層中的折射率，為此，在制備芯玻璃時(shí)，均勻地?fù)饺肷倭康谋仁⒄凵渎矢叩牟牧?，如GeO2,B2O3等，這樣的玻璃棒叫光纖預(yù)制棒。預(yù)制棒的預(yù)制方法包括化學(xué)氣相工藝：MCVD(ModifiedChemicalVaporDeposition)、PCVD(PlasmaactivatedChemicalVaporDeposition)、OVD(OutsideVaporphaseDeposition)、VAD(VaporphaseAxialDeposition)，此外還有多組分玻璃熔融法、溶膠-凝膠法、機(jī)械成型法等?；瘜W(xué)氣相沉積法中發(fā)生的主要反應(yīng)為：

高溫

GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑