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玻璃是用什么材料制成的

2023-08-07 01:43:50 高考在线

　　玻璃是用什么材料制成的

　　玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。

　　普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作有机玻璃。

　　发展历史

　　世界最早的玻璃制造者为古埃及人。玻璃的出现与使用在人类的生活里已有四千多年的历史，从4000年前的美索不达米亚和古埃及的遗迹里，都曾有小玻璃珠的出土。

　　公元12世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。18世纪，为适应制望远镜的需要，制出光学玻璃。1874年，比利时首先制出平板玻璃。1906年，美国制出平板玻璃引上机，此后，随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。

　　3000多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物“天然苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮，商船搁浅了，于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块“天然苏打”作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来。

　　船员们吃完饭，潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时，突然有人高喊：“大家快来看啊，锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！”

　　船员们把这些闪烁光芒的`东西，带到船上仔细研究起来。他们发现，这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来，这些闪光的东西，是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打，在火焰的作用下，与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的物质，这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，然后用一种特制的炉子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人发了一笔大财。

　　大约在4世纪，古罗马人开始把玻璃应用在门窗上，到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。

　　就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛。

　　1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，从此，玻璃成了普通的物品。

　　玻璃：此为梵语音，非当今所谓之玻璃。又作颇黎，新译作颇置迦、娑颇致迦、塞波致迦等，相当于此方之水精（晶）。

　　汉译作水晶，有紫、白、红、碧四色。

　　《玄应音义》曰："颇黎，西国宝名也，此云水玉，或云白珠。"

　　《大论》云："此宝出山石窟中，过千年，冰化为颇黎珠。"

　　《慧苑音义》云此宝：“形如水精，光莹精妙於水精，有黄、碧、紫、白四色差别。”

　　明代李时珍《本草纲目》：“玻璃，本作颇黎”。颇黎国名也。其莹如水，其坚如玉，故名水玉。与水精同名。

　　几百年来，人们一直认为玻璃是绿色的，是无法改变的。后来发现绿色来自原料中少量的铁，二价铁的化合物使得玻璃显绿色。在加入二氧化锰以后，原来的二价铁变成三价铁显黄色，而四价锰被还原成三价锰呈紫色。光学上，黄色和紫色在一定程度上可以互补，混合在一起成为白光。不过若干年后，三价锰被空气继续氧化，黄色会逐渐增强，所以那些古老房屋的窗玻璃会略微带点黄色。

　　通性玻璃是一种无规则结构的非晶态固体（从微观上看，玻璃也是一种液体），其分子不像晶体那样在空间具有长程有序的排列，而近似于液体那样具有短程有序。玻璃像固体一样保持特定的外形，不像液体那样随重力作用而流动。

　　性能特性

　　此外，玻璃按性能特点又分为：钢化玻璃、多孔玻璃（即泡沫玻璃，孔径约40nm，用于海水淡化、病毒过滤等方面）、导电玻璃（用作电极和飞机风挡玻璃）、微晶玻璃、乳浊玻璃（用于照明器件和装饰物品等）和中空玻璃（用作门窗玻璃）等。

　　各向同性

　　玻璃的分子排列是无规则的，其分子在空间中具有统计上的均匀性。在理想状态下，均质玻璃的物理、化学性质（如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热率、电导率等）在各方向都是相同的。

　　无固定熔点

　　因为玻璃是混合物，非晶体，所以无固定熔沸点。玻璃由固体转变为液体是一定温度区域（即软化温度范围）内进行的，它与结晶物质不同，没有固定的熔点。软化温度范围Tg~T1，Tg为转变温度，T1为液相线温度，对应的黏度分别为1013.4dPa·s、104~6dPa·s。

　　亚稳性

　　玻璃态物质一般是由熔融体快速冷却而得到，从熔融态向玻璃态转变时，冷却过程中黏度急剧增大，质点来不及做有规则排列而形成晶体，没有释出结晶潜热，因此，玻璃态物质比结晶态物质含有较高的内能，其能量介于熔融态和结晶态之间，属于亚稳状态。从力学观点看，玻璃是一种不稳定的高能状态，比如存在低能量状态转化的趋势，即有析晶倾向，所以，玻璃是一种亚稳态固体材料。

　　渐变性可逆性

　　玻璃态物质从熔融态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质的变化也是连续的和渐变的。这与熔体的结晶过程明显不同，结晶过程必然出现新相，在结晶温度点附近，许多性质会发生突变。而玻璃态物质从熔融状态到固体状态是在较宽温度范围内完成的，随着温度逐渐降低，玻璃熔体黏度逐渐增大，最后形成固态玻璃，但是过程中没有新相形成。相反玻璃加热变为熔体的过程也是渐变的。