玻璃与化学的关系
化学试剂,九料化工商城 / 2020-11-07
玻璃是人们最熟悉的无机非金属材料之一。人刚出生，就用玻璃奶瓶喝奶，住在有玻璃门窗的房子里。长大上学，进化学实验室用到烧杯、烧瓶等玻璃仪器。有人眼睛近视得早，戴上用玻璃制作的近视眼镜学习，到老了还得戴玻璃制作的老花眼镜.
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什么是玻璃?玻璃是将按所制作的材料配料、加热熔融、冷却，使它黏度逐渐变大、不析晶，在室温下仍保持熔体结构的固体物质。玻璃有下列共性;
(1)没有固定的熔点。从熔融状态到固体状态是连续变化的过程。
(2)各向同性。其透光性、力学性能、热学性能、电学性能等都是各向同性，不随方向的改变而变化。
(3)没有晶界和粒界，除良好的气密性外，光线散射很少，是透明的。
(4)无固定形态。可制成薄膜、纤维、块体或微珠等
(5)性能遵循其组成的加和性。玻璃的许多性质可通过调整成分及表面处理等工艺进行设计。
习惯上，人们把能大规模生产的平板玻璃、器皿玻璃、电真空玻璃和光学玻璃称作普通玻璃。把二氧化硅含量在85％以上或55％以下的硅酸盐玻璃、非硅酸盐氧化物玻璃和非氧化物玻璃等称为特种玻璃。新型玻璃包括特种玻璃在内的新功能材料已成为新技术和新兴工业发展的关键。下面在诸多的新玻璃材料中列举一些实例.
1，光导玻璃纤维
光导玻璃纤维是一种能导光、传像的玻璃釬维，又称光学纤维，简称光纤。它具有传光效率高、信息传逆量大、分牌率高、速度快、抗干扰、耐腐蚀、质量轻、可弯曲、保性好、节省金属资源、成本低廉等一系列优点。现在的通信包括电子信息、电话等都使用光纤。光纤不仅用于市区电话，还用于跨国、跨洋的通信。
光通信纤维中的石英玻璃纤维，其化学成分是高纯度的二氧化硅(SiO2)，将它熔融拉成直径几十微米的纤维，称为纤芯，纤芯折射率1.463-1.467。纤芯外包一直径约100微米、折射率较低的玻璃材料，包层折射率约为1.45。为了保护光纤，包层外还覆盖保护层。
二氧化硅内芯具有高折射率，包层为低折射率，使光在内芯和包层的界面上发生全反射。在内芯传导的光几乎全部被封闭在纤芯，经过无数次全反射而呈锯齿形向前传播。
光纤通信的兴起，其基础在化学科学的发展，制出高纯度的纤芯。大规模生产的普通玻璃，一般其中都含有少量过渡金属元素，如铁、锰等。这种玻璃呈浅蓝色，当将十几块玻璃板叠在一起，或从侧面断口观看，蓝色就非常明显地出现这种普通玻璃透光距离只有几米。蓝色海洋中的海水，透光距离也只有百米量级。近二三十年来，化学家以其智慧，将石英玻璃纤维中的有害杂质清除得干干净净，制成光传输损耗极低的纤芯。
如今，石英光纤网络中光纤总长度已超过1×10°9km，可环绕地球2.5万圈，并继续不断地增加。人们赞叹科学家们把沙子变成光纤，又从光纤建造成信息高速公路，发展起覆盖全球的电话和电视，还进一步实现远程医疗、远程教育、网上购物等将整个社会融合在一起的生活方式.
高锟，1933年出生于上海，他是光纤通信领域的先驱，20世纪60年代，光通信刚兴起之时，他就从事降低玻璃纤维的光损耗的研究，提出必须除去玻璃中的杂质，计算出光在高纯石英光纤中传输距离可以达到100km以上。激发了许多研究人员的信心和理念，促进实现超低损耗光纤的问世和光纤通信技术的实现，他为光纤技术的发展指明了正确的方向。2009年诺贝尔物理学奖授予为光通信建立功勋的三位科学家，其中一半奖金授予高锟，另一半由博伊尔(W.SBoyle)和史密斯(G.E. Smith)分享1992年秋，笔者有幸应时任香港中文大学校长高之聘前往任教，他在校长寓所家里盛情招待我们这些新来的教师，相互交谈对科研和教学的心得体会.
化学是什么?化学是制造“万里眼”的基础材料的科学.
2.新型建筑玻璃
近二三十年来，我国农村和城市的面貌焕然一新。新盖的房屋和新修的道路引人注目。玻璃在建筑中用量迅速增长，成为继水泥、钢材之后的第三大建筑材料。随着科技的发展和人民生活水平提高，建筑用的玻璃的功能不再仅仅是满足采光要求，还希望有新的功能，如节能、安全、隔音等以节能的新型玻璃为例，化学可起很大的作用.
在玻璃原料的配制上，添加铁、钻、镍、铜和硒等元素热氧化物，控制熔制时的气氛，可制得呈现蓝、灰或茶色等色调的玻璃，这种玻璃具有既能透过可见光，又能吸收红外辐阻止一些热辐射透过的功能，还能改善采光色调。对热带区和夏天节约空调的电能起很大作用.
在玻璃表面形成热反射涂层，该层的化学成分可选金、银、铜、铬和铝等氧化物。一般太阳热辐射的反射率可达30％-50％，起到节能和装饰的效果。
制作双层或多层玻璃，层间保持一定距离，内充干燥空气或惰性气体，并放置吸湿剂，周边用胶密封。化学家制得的这种密封胶要具有和玻璃的胶着能力强、干燥固化后密封性好、经久不变等性能。这种多层中空玻璃，隔热保温、隔音等性能都很好纤维增强复合玻璃是用陶瓷纤维、碳纤维或碳化硅晶须等作增强剂，在玻璃熔融时复合制得。具高韧性、抗冲击、不易碎裂等一系列优点，可提高建筑的安全性。这种玻璃还可用在许多新技术中。
3.光致变色玻璃和电致变色玻璃
在玻璃中添加卤化银等胶体颗粒的光敏剂，可使玻璃受到光照射时会变暗或着色，阻止光的照射，又能恢复到原来的透明状态，已广泛用作变色眼镜，在建筑业和汽车业中用作具有吸热作用的玻璃和单面透视的玻璃(九料化工https://www.999gou.cn/)。
在玻璃中添加电致变色氧化物或在玻璃表面涂敷具有变色性的非晶态膜形成的玻璃，在可调控的低压电源作用下，可使玻璃具有透光度在较大范围内随意调节、多色连续变化等特点。由于电源简单、省电、受环境影响小等优点，广泛地用作建筑物的门窗、飞机和汽车等的挡风玻璃，达到单面透视、节能和装饰等效果。还可用作大面积数字、文字和图像显示的屏幕。
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