新型功能玻璃

1、新型功能玻璃摘要：玻璃這一傳統(tǒng)材料在隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，發(fā)揮著愈來愈重要的作用，介紹玻璃形成規(guī)律以及幾種新型功能玻璃材料。關鍵詞：玻璃的概述，新型功能玻璃、新材料正文：玻璃是無機非金屬材料科學與工程領域的重要組成部分也是非晶態(tài)固體中最重要的一族，人類對傳統(tǒng)玻璃進行了研究與創(chuàng)新發(fā)明了許多性質與功能與傳統(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，力學，電磁學，熱學性質，玻璃科學已經成為新興的應用型科學。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 玻璃的狹義定義是“熔融物在冷卻過程中不發(fā)生結晶的無機物質?！比欢?，若根據(jù)制成材料的狀態(tài)及性質來對玻璃進行科

2、學分類，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典玻璃的各種性質，我們也可稱其為玻璃。玻璃具有的一些通性：各向同性；介穩(wěn)性，玻 璃是一種不穩(wěn)定的高能量狀態(tài)； 無固定熔點； 物理性質的漸變性。形成玻璃的物質有很多，主要分為元素玻璃、氧化物玻璃及非氧化物玻璃三類。其結構具有近程有序，遠程無序的特點，就是說其在宏觀上均勻和無序的，微觀上又是微不均勻和有序的。常見的傳統(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1.傳統(tǒng)玻璃的深化以及發(fā)展鋼化玻璃、鍍膜玻璃、空腔玻璃、自清潔玻璃。鋼化玻璃是指平面玻璃經過再處理，在玻璃表面形成壓應力層，使玻璃具有傳統(tǒng)玻璃所不具有的較高力學強度和

3、熱沖擊性能。其具有的優(yōu)良性質：鋼化玻璃在受到外力破壞時，碎片會變成類似蜂窩狀的鈍角碎小顆粒，不易對人體造成嚴重的傷害；它的強度是傳統(tǒng)玻璃的3 10倍；抗彎曲強度比一般玻璃大4 5倍；抗張強度提高，彈性模量下降，其可經受溫度突變的范圍是250 320，而傳統(tǒng)的同等厚度玻璃只能經受70 100的溫度變化。現(xiàn)在鋼化玻璃應用已經相當廣泛，例如高空建筑，汽車制造等。但它也存在容易發(fā)生自爆，不能進行加工，玻璃表面損傷后強度衰減嚴重的問題。要解決這些問題，不是僅僅依靠一兩項顯而易見的技術就能實現(xiàn)的，而是需要依靠每個環(huán)節(jié)品質的提高，每個因素的良好解決，合理先進的技術和良好的創(chuàng)造手段來保證。鍍膜玻璃，是指在玻璃

4、表面涂抹一層金屬、合金、或金屬氧化物薄膜，是玻璃表面的改性產品，能改變玻璃對太陽輻射的反射率和吸收率，保證可見光的透射率，減少進入室內的太陽能輻射，提高遠紅外線的反射率，從而減少室內熱量散失，實現(xiàn)降低能耗。普通浮法玻璃的輻射率高達0.84，肖鍍上一層以銀為基礎的低輻射薄膜后，其輻射率可降至0.15以下。鍍膜玻璃要綜合考慮其對玻璃光學，電學，力學，化學性能的改變。現(xiàn)在應用也相當廣泛，如汽車車窗的貼膜，以及建筑上的貼膜。空腔玻璃包括中空玻璃、真空玻璃等類型，現(xiàn)在被廣泛應用于門窗建筑，極大減少了室內與外界的熱量交換，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，內外兩

5、層玻璃溫差盡管很大，但由于隔層空氣是干燥的，不會結露。高質量的中空玻璃可以保證在室外溫度-40是不會結露。真空玻璃兩塊玻璃之間的夾層非常小通常只有0.2 0.3mm，空腔腔內抽真空無氣體，真空度達到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；還具有耐風壓，厚度薄、易安裝等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。自清潔是指玻璃經過特殊的物理化學方法后，其表面產生無需人工擦洗而達到清潔獨特的物理性質。自清潔玻璃主要是運用光電轉化效應、光催化效應和光的誘導親水性。研究發(fā)現(xiàn)，在微弱光下即在太陽光下（紫外光強度約為1 ）或在日光燈（紫外光強度約為0.2 ）照射下，吸收近紫外光后，光生電子和空穴分別使

6、表面吸附的氧還原和水氧化，生成和-自由基，這些自由基促以使玻璃表面的有機污物、微生物和細菌分解為和等簡單有機物。與此同時，還發(fā)現(xiàn)薄膜經微弱光照射后，表面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間。人們在研究中發(fā)現(xiàn)了納米不僅具有光之親水性和光催化性能，還具有光生電子空穴的強氧化能力、化學穩(wěn)定性和無毒特性，人們開始把納米這種光催化材料應用于幕墻玻璃及其他玻璃。它能夠利用陽光、空氣、雨水，自動保持玻璃表面的清潔，并且玻璃表面所鍍的tio2膜或其他半導體膜還能分解空氣中的有機物，以凈化空氣，且催化空氣中的氧氣使之變?yōu)樨撗蹼x子，從而使空氣變得清新，同時能殺滅玻璃表面的細菌和

7、空氣中的細菌，減少人工費用以及資源浪費。2.微晶玻璃微晶玻璃是20世紀50年代末發(fā)展起來的新型材料，指玻璃熔體緩慢降溫，或是其在低于熔化溫度的適當溫度區(qū)間內保溫，這時候玻璃將析晶（或叫失透），直徑大約在m。玻璃在失透時獲得晶體尺寸微小、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。微晶玻璃的化學組成包括基礎玻璃成分和成核劑兩部分，基礎玻璃成分一般含有一定量的、和以形式存在的等玻璃網絡形成體。成核劑可以促進基礎玻璃在熱處理過程中的晶核形成，促進玻璃的整體晶化。微晶玻璃在結構和性能與陶瓷和玻璃均大不相同。微晶玻璃的性質是由晶相的礦物組成，玻璃相的化學組成以及它們的含量決定的，因而具有較

8、低的熱膨脹系數(shù)，較高的機械強度，顯著地耐腐性，抗風化性，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，優(yōu)于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墻及室內高檔裝飾，還可做機械上的結構材料，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最有生命力和發(fā)展前景的新型建材，展現(xiàn)了它獨特的魅力。在傳統(tǒng)建筑陶瓷的結構調整以及產業(yè)提升的關鍵時期，微晶玻璃復合板使拋光磚走進了玉器和精工時代也使傳統(tǒng)建筑陶瓷真正走進了數(shù)字化裝備與新材料、新工藝相融合的時代。未來隨著功能化陶瓷墨水的開發(fā)和應用傳統(tǒng)建筑

9、陶瓷將進人數(shù)字、低碳、功能、智能的新時代。3.防火玻璃防火玻璃分為單片防火玻璃和復合防火玻璃。單片防火玻璃以硼硅酸鹽防火玻璃為例其組成成分（質量分數(shù)）：70% 80% ，8% 13% ，2% 4% ,4% 10% 。具有較好的透光性能，較高的表面平整度，較低的熒光性能，較好的熱穩(wěn)定性，強度很高，良好的抗鹽堿性和抗水解性，特別是對于玻璃表面的微裂紋，硼硅酸鹽不會由于潮濕空氣中的水分子作用而引起裂紋擴張，因而表現(xiàn)出較好的水穩(wěn)定性。復合防火玻璃是由兩片玻璃與中間的防火層構成。用來制作復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力而炸裂，防火膠片層對玻璃較好的粘接性，炸裂的

10、玻璃碎片被粘在另一面，仍然是個整體，阻止火焰蔓延。中國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，經高溫焙燒而成，是一種高級的隔熱保溫材料。其特點是表面密度很小、強度很高、導熱系數(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，不僅廣泛應用于石油、化工、冷藏、國防等領域，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、安全性、高可靠性，在低熱絕緣、防潮工程、吸聲等領域占據(jù)著越來越重要的地位。在建筑領域，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

11、以起第2道防水作用。因此，在眾多隔熱保溫材料中，泡沫玻璃是未來住宅最理想的節(jié)能環(huán)保型保溫材料之一， 可以廣泛應用于住宅的房頂、地板和墻壁保溫。4.光功能玻璃光功能玻璃現(xiàn)在發(fā)展出非線性光學玻璃，梯度折射率玻璃和光伏玻璃等類型。隨著光通訊、信號處理和計算機科學技術與裝備的發(fā)展對光子開關提出了實用化的要求，而玻璃非線性光學材料具有高的透明度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、快的響應時間，低光學耗損及容易制造特點，特別是半導體量子阱和超晶格材料出現(xiàn)后，應用開始廣泛。量子點玻璃因具有強三維量子禁阻效應和高三階非線性極化率而被認為是實現(xiàn)1.3m激光發(fā)射理想材料 。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

12、濃度的影響，不同陽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，導致光在其中以曲線的形式傳播，因而被廣泛應用于光傳播、通訊系統(tǒng)，主要產品為光學透鏡和光波導纖維。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。光伏玻璃分類，用于太陽能電池的光伏玻璃基片，一般包括超薄玻璃、表面鍍膜玻璃、低鐵含量的(超白)玻璃等類型。根據(jù)使用的性質和制造方法不同，

13、光伏玻璃又可分為3種產品，即平板型太陽能電池的蓋板，一般為壓延玻璃；在平板玻璃表面鍍上通常厚度只有幾微米的半導體材料制成的薄膜電池導電基片；集熱式光伏系統(tǒng)使用的透鏡或反光鏡類的玻璃。這3種產品的特性和作用完全不同，其附加值也有很大的差別。如今應用最廣的太陽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(吸熱玻璃除外)，鐵雜質的存在，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的生產設備等引入的，不可能完全避免。人們只能通過生產控制盡可能減少鐵在玻璃中的含量。目前，太陽能電池玻璃的鐵

14、含量在0.0080.02之間，而普通浮法玻璃的鐵含量0.7以上，低的鐵含量雜質可帶來高的太陽光透過率。就國內應用最多的3.2mm厚和4mm厚玻璃而言，太陽光可見光透射比一般達到9092。5.多功能復合玻璃每種玻璃均有其優(yōu)缺點，在應用中要揚長避短，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。在中空玻璃中被譽為“世界級新產品”。復合玻璃可以實現(xiàn)不同種玻璃之間的優(yōu)勢互補，而形成自己特有的性質。玻璃的應用正在發(fā)生這天翻地覆的變化，傳統(tǒng)的玻璃材料已經不能滿足今天的要求，玻璃產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、對環(huán)境影響小方向發(fā)展，而這些新出現(xiàn)

15、的新型玻璃材料也會隨著發(fā)展綜合程度越來越強。復合玻璃是它們的發(fā)展方向。【書刊】1.新型功能玻璃材料 中南大學出版社 1、2、52.新型建筑材料 中國電力出版社 1、2、3【期刊】1.三種新型材料節(jié)能玻璃助力建筑門窗節(jié)能 廣東建材 - guangdong building materials,2011,vol.27(09), pp.5-6issn: 1009-4806 4、52. 徐美君 玻璃與搪瓷 - glass enamel, 2011, vol.39(06), pp.47-47issn: 1000-2871 43. 高武，劉家磊，薄淑暉，劉新厚，甄珍，gao wu，liu jia-lei，bo shu