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| 玻璃知識 |
| 1．物質(zhì)的玻璃態(tài) 自然界中，物質(zhì)存在著三種聚集狀態(tài),，即氣態(tài),，液態(tài)和固態(tài),。固態(tài)物質(zhì)又有兩種不同的形式存在，即晶體和非晶體（無定形態(tài)）,。 玻璃態(tài)屬于無定形態(tài),，其機械性質(zhì)類似于固體，是具有一定透明度的脆性材料,，破碎時往往有貝殼狀斷面,。但從微觀結(jié)構(gòu)看,，玻璃態(tài)物質(zhì)中的質(zhì)點呈近程有序，遠程無序,，因而又有些象液體,。從狀態(tài)的角度理解，玻璃是一種介于固體和液體之間的聚集狀態(tài),。 對于“玻璃”的定義,，二十世紀四十年代以來曾有過幾種不同的表述。1945年,，美國材料試驗學會將玻璃定義為“熔化后,，冷卻到固化狀態(tài)而沒有析晶的無機產(chǎn)物”。也有將玻璃定義擴展為“物質(zhì)（包括有機物,，無機物）經(jīng)過熔融,，在降溫冷卻過程中因粘度增加而形成的具有固體機械性質(zhì)的無定形物體”。我國的技術(shù)詞典中把“玻璃態(tài)”定義為,；從熔體冷卻,，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)狀態(tài)。其實,，在上世紀八十年代,，有人提出上述定義‘是多余的限制'。因為,，無機物可以形成玻璃,，有機物也可以形成玻璃，顯然早期的表述并不合適,。另外,，經(jīng)過熔融可以形成玻璃，不經(jīng)過熔融也可以形成玻璃,，例如,，經(jīng)過氣相沉積，濺射可得到非晶態(tài)材料,，采用溶膠-凝膠法也可以得到非晶態(tài)材料,，可見后期的表述也并不妥當。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展已使玻璃的含義有了很大的擴展,。因此,，有人把具有下述四個通性的物質(zhì)不論其化學性質(zhì)如何，均稱為玻璃,。這四個通性是,； （1）各相同性。玻璃的物理性質(zhì)，如熱膨脹系數(shù),，導熱系數(shù),，導電性，折射率等在各個方向都是一致的,。表明物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點的隨機分布和宏觀的均勻狀態(tài),。 （2）介穩(wěn)性。熔體冷卻成玻璃體時并沒有處于能量zui低的狀態(tài),，仍然有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的傾向,，因而，從熱力學的觀點看,，處于介穩(wěn)狀態(tài),。但常溫下玻璃的粘度非常大，自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的速度非常慢,，所以,，從動力學的觀點看，它又是非常穩(wěn)定的,。 （3）固態(tài)和熔融態(tài)間轉(zhuǎn)化的漸變性和可逆性,。玻璃態(tài)物質(zhì)由熔體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w是在一定溫度區(qū)間（轉(zhuǎn)化溫度范圍）進行的，性質(zhì)變化過程是連續(xù)的和可逆的,，它與結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同,，沒有固定的熔點。 （4）性質(zhì)隨成分變化的連續(xù)性和漸變性,。在玻璃形成范圍內(nèi),，玻璃的性質(zhì)隨成分發(fā)生連續(xù)的逐漸的變化,。例如,，在R2O-SiO2系統(tǒng)中，玻璃的彈性模量隨 Na2O或 K2O 含量的上升而下降,，隨Li2O含量的上升而上升,。 2．玻璃的分類 玻璃的分類方式很多，常見的有按組成分,，按應用分及按性能分等2．玻璃的分類 2.1按組成分類 這是一種較嚴密的分類方法,，其特點是從名稱上直接反映了玻璃的主要和大概的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)范圍,。按組成可將玻璃分為元素玻璃,，氧化物玻璃和非氧化物玻璃三大類； 元素玻璃 指由單一元素構(gòu)成的玻璃,，如硫玻璃,，硒玻璃等。 氧化物玻璃指借助氧橋形成聚合結(jié)構(gòu)的玻璃，如硅酸鹽玻璃,，硼酸鹽玻璃,，磷酸鹽玻璃等。它包含了當前已了解的大部分玻璃品種,，這類玻璃在實際應用和理論研究上zui為重要,。 非氧化物玻璃當前這類玻璃主要有兩類。一類是鹵化物玻璃,，玻璃結(jié)構(gòu)中連接橋是鹵族元素,。研究較多的是氟化物玻璃（如BeF2玻璃,NaF-BeF2玻璃）和氯化物玻璃（如ZnCl2玻璃,ThCl4-NaCl-KCl玻璃）;另一類是硫族化合物玻璃，玻璃結(jié)構(gòu)中的連接橋是第六族元素中除氧以外的其它各元素,。例如,，硫化物玻璃，硒化物玻璃等,。 對于氧化物玻璃中的硅酸鹽玻璃,，可按化學組成再進一步細分； （1）鈉玻璃（又名鈉鈣玻璃或普通玻璃） 鈉鈣硅酸鹽玻璃是生產(chǎn)歷史zui悠久的玻璃系統(tǒng),，也是當今產(chǎn)量zui高,，用途zui廣的一類玻璃。我們?nèi)粘Ｉ钪兴姷降牟Ａе破?。如建筑裝飾用的窗玻璃,，板玻璃，玻璃纖維制品乃至食品藥物包裝用的瓶罐和日用器皿,，絕大部分都是鈉鈣硅酸鹽玻璃,。它的產(chǎn)量估計占玻璃總產(chǎn)量的90%以上。這類玻璃是人類在長期的生產(chǎn)活動中認識,，創(chuàng)造,，發(fā)展出來的。早在其基本理論開始發(fā)展之前,，在制造技術(shù)上已取得了輝煌的成就,。 生產(chǎn)鈉鈣硅酸鹽玻璃的主要原料是硅砂，石灰石,，純堿,。由于古代化學知識不足而且只有天然原料，單憑經(jīng)驗選取原料和配料,，難免帶入各種天然雜質(zhì),，如Al2O3,Fe2O3,MgO,K2O等。歐洲工業(yè)革命以后,，由于化學知識的積累,，曾一度追求使用高純原料,，進一步研究發(fā)現(xiàn)，一定量的雜質(zhì),，特別是Al2O3,MgO,K2O,B2O3等不但對生產(chǎn)無害,，反而能改善玻璃的許多生產(chǎn)工藝性質(zhì)和實用性質(zhì)。在鈉鈣硅酸鹽玻璃成分的變化上經(jīng)歷了由復雜到簡單,，又從簡單到復雜的發(fā)展過程,。 |
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