功能玻璃材料.ppt

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1、第二章第二章 功能玻璃功能玻璃Functional GlassFunctional Glass1功能玻璃功能玻璃功能玻璃功能玻璃是指与是指与传统玻璃结构不同传统玻璃结构不同传统玻璃结构不同传统玻璃结构不同的、有某的、有某一方面一方面独特性能独特性能独特性能独特性能，有，有专门用途专门用途专门用途专门用途、或者制造、或者制造工艺有工艺有工艺有工艺有明显差别明显差别明显差别明显差别的一些的一些新品种新品种“玻璃玻璃”。如如磁光玻璃磁光玻璃的的磁磁磁磁-光转换光转换光转换光转换功能、功能、声光玻璃声光玻璃的的声光特性声光特性声光特性声光特性、导电玻璃导电玻璃的的导电性导电性导电性导电性、记忆玻璃记忆

2、玻璃的的记记记记忆特性忆特性忆特性忆特性等。等。2新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃与与通常玻璃通常玻璃通常玻璃通常玻璃相比具有许多明相比具有许多明显的特征，主要表现在以下四个方面：显的特征，主要表现在以下四个方面：(1)玻璃化玻璃化玻璃化玻璃化方面；方面；(2)成型成型成型成型方面；方面；(3)在在加工加工加工加工方面；方面；(4)在在用途用途用途用途方面。方面。3(1)玻璃化方面玻璃化方面通常玻璃通常玻璃通常玻璃通常玻璃是在大气中进行是在大气中进行熔融熔融熔融熔融而制得的，而而制得的，而新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃是采用是采用超急冷法超急冷法超急冷法超急冷

3、法、溶胶溶胶溶胶溶胶-凝胶法凝胶法凝胶法凝胶法、PVDPVD法法法法、CVDCVD法法法法以及以及特种气氛特种气氛特种气氛特种气氛等方法而制得的；等方法而制得的；(2)成型方面成型方面通常玻璃通常玻璃通常玻璃通常玻璃主要产品是主要产品是板材板材板材板材、管材管材管材管材、成瓶成瓶成瓶成瓶、成成成成纤纤纤纤等，而等，而新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃则是则是微粉末微粉末微粉末微粉末、薄膜薄膜薄膜薄膜、纤维纤维纤维纤维状状状状等；等；4(3)在加工方面在加工方面通常玻璃通常玻璃通常玻璃通常玻璃采用采用烧制烧制烧制烧制、研磨研磨研磨研磨、急冷强化急冷强化急冷强化急冷强化等方法，等方法

4、，而而新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃则采用则采用结晶化结晶化结晶化结晶化、离子交换法离子交换法离子交换法离子交换法、分分分分子溅射子溅射子溅射子溅射、分相分相分相分相、微细加工微细加工微细加工微细加工技术等；技术等；(4)在用途方面在用途方面通常玻璃通常玻璃通常玻璃通常玻璃主要用于主要用于建筑建筑建筑建筑、容器容器容器容器、光学制品光学制品光学制品光学制品等，等，而而新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃新型功能玻璃主要用于主要用于光电子光电子光电子光电子、光信息情报处光信息情报处光信息情报处光信息情报处理理理理、传感显示传感显示传感显示传感显示、精密机械精密机械精密机械精密机

5、械以及以及生物工程生物工程生物工程生物工程等领域。等领域。5按照按照玻璃的功能玻璃的功能可划分为：可划分为：微晶微晶微晶微晶玻璃玻璃玻璃玻璃、光导纤维光导纤维光导纤维光导纤维玻璃玻璃玻璃玻璃、激光激光激光激光玻璃玻璃玻璃玻璃、光色光色光色光色玻玻玻玻璃璃璃璃、半导体半导体半导体半导体玻璃玻璃玻璃玻璃、非线性光学非线性光学非线性光学非线性光学玻璃玻璃玻璃玻璃、磁功能磁功能磁功能磁功能玻璃玻璃玻璃玻璃、生物生物生物生物玻璃玻璃玻璃玻璃、机械功能机械功能机械功能机械功能玻璃玻璃玻璃玻璃以及以及功能玻璃功能玻璃功能玻璃功能玻璃薄膜薄膜薄膜薄膜等。等。6第一节微晶玻璃第一节微晶玻璃 CrystoeCry

6、stoe and and NeopariesNeoparies 将加有将加有成核剂成核剂成核剂成核剂的特定组成的基础玻璃，在的特定组成的基础玻璃，在一定温度下热处理后，就会变成具有一定温度下热处理后，就会变成具有微晶体和微晶体和微晶体和微晶体和玻璃相玻璃相玻璃相玻璃相均匀分布的复合材料，又称玻璃陶瓷。均匀分布的复合材料，又称玻璃陶瓷。它既有它既有玻璃玻璃玻璃玻璃的基本性能，也有陶瓷的基本性能，也有陶瓷多晶多晶多晶多晶体体体体的特征，集中了玻璃、的特征，集中了玻璃、陶瓷陶瓷及天然石材的及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷三重优点，优于天石材和陶瓷 。7微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃的发现是的

7、发现是玻璃材料发展史上玻璃材料发展史上的一个新的一个新的里程碑，它大大地丰富了的里程碑，它大大地丰富了玻璃结构的研究玻璃结构的研究内容，内容，同时也开发了数以千计的同时也开发了数以千计的微晶玻璃新材料微晶玻璃新材料。微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃作为作为先进结构材料先进结构材料先进结构材料先进结构材料和和高性能功能材料高性能功能材料高性能功能材料高性能功能材料，在国防、运输、建筑、生产、科研及生活等领域内在国防、运输、建筑、生产、科研及生活等领域内得到了广泛应用。得到了广泛应用。8微晶玻璃按照微晶玻璃按照用途用途用途用途分为，分为，餐具餐具餐具餐具微晶玻璃、微晶玻璃、航天航天航天航天微晶玻璃

8、、微晶玻璃、建筑建筑建筑建筑微晶玻璃和微晶玻璃和生物生物生物生物微晶玻璃微晶玻璃等。等。微晶玻璃按微晶玻璃按基础玻璃组成基础玻璃组成基础玻璃组成基础玻璃组成一般可分为一般可分为硅酸硅酸硅酸硅酸盐盐盐盐系统、系统、铝硅酸盐铝硅酸盐铝硅酸盐铝硅酸盐系统、系统、硼硅酸盐硼硅酸盐硼硅酸盐硼硅酸盐系统、系统、硼酸硼酸硼酸硼酸盐盐盐盐系统及系统及磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐系统等五大类；系统等五大类；微晶玻璃的分类微晶玻璃的分类9 微晶玻璃的应用微晶玻璃的应用由于微晶玻璃具有许多优良的性能，如由于微晶玻璃具有许多优良的性能，如密度小密度小密度小密度小、质地致密质地致密质地致密质地致密、没有气孔没有气孔没有气孔

9、没有气孔、不透水不透水不透水不透水、不透气、不透气、软化温度软化温度软化温度软化温度高高高高、化学稳定性化学稳定性化学稳定性化学稳定性及及热稳定性热稳定性热稳定性热稳定性好好、机械强度及硬度机械强度及硬度机械强度及硬度机械强度及硬度高高、电学性能电学性能电学性能电学性能优良优良等，因此在许多领域得到广泛的应用。等，因此在许多领域得到广泛的应用。101微晶玻璃装饰板材微晶玻璃装饰板材(1)耐候性好，抗污染。耐候性好，抗污染。而而微晶玻璃板材微晶玻璃板材微晶玻璃板材微晶玻璃板材则具有则具有永不吸水永不吸水永不吸水永不吸水特特点，其豪华外观不易受雨雪、风沙气候点，其豪华外观不易受雨雪、风沙气候等污染

10、及侵蚀，能全天候永保建筑物亮等污染及侵蚀，能全天候永保建筑物亮丽、壮观的色彩和光泽。丽、壮观的色彩和光泽。11(2)亮丽多彩的色调优于天然石材亮丽多彩的色调优于天然石材 微晶玻璃装饰板材微晶玻璃装饰板材微晶玻璃装饰板材微晶玻璃装饰板材可以通过可以通过工艺控制工艺控制手段，手段，生产出各种颜色色调及图案，它经过精良的生产出各种颜色色调及图案，它经过精良的磨抛磨抛工艺处理工艺处理后，还可以产生后，还可以产生不同质感不同质感的效果。的效果。(3)优良的机械、化学稳定性可确保安全性优良的机械、化学稳定性可确保安全性(4)易于加工成各种规格，又有良好环保性能易于加工成各种规格，又有良好环保性能122微晶

11、玻璃微晶玻璃墙体材料墙体材料墙体材料墙体材料 微晶玻璃制品微晶玻璃制品微晶玻璃制品微晶玻璃制品形状和尺寸形状和尺寸精度较高，且能生精度较高，且能生产大规模的制品，用作产大规模的制品，用作建筑砌块建筑砌块、建筑隔墙建筑隔墙，可，可以满足以满足轻质高强轻质高强轻质高强轻质高强的要求，同时还具有隔断灵活，的要求，同时还具有隔断灵活，施工操作方便等优点。施工操作方便等优点。3微晶玻璃屋面与地面材料微晶玻璃屋面与地面材料 将将微晶玻璃板微晶玻璃板微晶玻璃板微晶玻璃板用作建筑物的用作建筑物的地板覆盖材料地板覆盖材料地板覆盖材料地板覆盖材料，可，可以减少其以减少其底下防水层的数量底下防水层的数量，减少，减少

12、填缝材料填缝材料的消的消耗，在某些情况下，甚至可以不用防水层。耗，在某些情况下，甚至可以不用防水层。13 4其他材料其他材料 微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃可以用来代替可以用来代替普通陶瓷普通陶瓷普通陶瓷普通陶瓷、耐酸陶瓷耐酸陶瓷、铸石铸石铸石铸石、石棉水泥制品石棉水泥制品和一些和一些建筑塑料建筑塑料建筑塑料建筑塑料，且经济效，且经济效果更好。果更好。Cooking Pot stand 1200 Cooking Pot stand 1200 o oC Cglass-ceramic stoveglass-ceramic stove14第二节第二节 光导纤维玻璃光导纤维玻璃由于由于光纤通信光纤通

13、信光纤通信光纤通信具有具有容量大容量大容量大容量大、质量高质量高质量高质量高、抗抗干扰干扰干扰干扰能力强能力强能力强能力强、保密性好保密性好保密性好保密性好等优点，目前，光缆已逐渐取等优点，目前，光缆已逐渐取代了代了由金属构成的明线和电缆由金属构成的明线和电缆，成为承载电话、，成为承载电话、传真、图像、数据等各类通信业务的基础。传真、图像、数据等各类通信业务的基础。玻璃光导纤维玻璃光导纤维玻璃光导纤维玻璃光导纤维是重要的高科技纤维之一，是重要的高科技纤维之一，它已成为它已成为现代光通信领域现代光通信领域不可缺少的纤维材料不可缺少的纤维材料。15现在，由现在，由玻璃光纤玻璃光纤玻璃光纤玻璃光纤制

14、成的制成的海底光缆海底光缆海底光缆海底光缆已把世界已把世界各大洲的通信紧密连在一起，这对人类社会的发各大洲的通信紧密连在一起，这对人类社会的发展将起着不可估量的作用。展将起着不可估量的作用。海底光缆结构海底光缆结构亚欧海底光缆亚欧海底光缆海底线缆经常会结海底线缆经常会结上厚厚的海底衍生上厚厚的海底衍生物物16玻璃光缆玻璃光缆玻璃光缆玻璃光缆除除在通信领域中在通信领域中使用之外，在使用之外，在非通信领域中非通信领域中应应用的发展速度也很快，其中包用的发展速度也很快，其中包括括光和图像传输光和图像传输光和图像传输光和图像传输、功率传输功率传输功率传输功率传输、传感器传感器传感器传感器、汽车工业汽车

15、工业汽车工业汽车工业以及以及军事工军事工军事工军事工业业业业等。等。17光导纤维光导纤维光导纤维光导纤维(简称光纤简称光纤)可把光从一端独立地传可把光从一端独立地传递到它的另一端，因而将递到它的另一端，因而将多根光导纤维多根光导纤维多根光导纤维多根光导纤维规则地规则地排排排排列成长束状列成长束状列成长束状列成长束状元件，就能用于元件，就能用于光或像的弯曲传递光或像的弯曲传递光或像的弯曲传递光或像的弯曲传递。18玻璃玻璃玻璃玻璃是制造是制造光导纤维光导纤维光导纤维光导纤维的基本材料，制造光导的基本材料，制造光导纤维的玻璃有特定的要求，它必须有纤维的玻璃有特定的要求，它必须有高度的光学高度的光学高

16、度的光学高度的光学均匀性均匀性均匀性均匀性和和透明性透明性透明性透明性，满足一定，满足一定光学常数光学常数光学常数光学常数要求，良好要求，良好的的化学稳定性化学稳定性化学稳定性化学稳定性及及机械强度机械强度机械强度机械强度等，因而制造等，因而制造光导纤维光导纤维光导纤维光导纤维的玻璃的玻璃的玻璃的玻璃形成了新型玻璃材料的一个重要区域。形成了新型玻璃材料的一个重要区域。19光导纤维的新应用光导纤维的新应用非通信光纤非通信光纤的应用领域相当广泛，的应用领域相当广泛，归纳起来，其归纳起来，其功能性应用功能性应用在以下三方面，在以下三方面，即即传光传光、传像传像和和传感传感等。等。20(1)光纤照明光

17、纤照明 光纤照明是由光纤照明是由光源光源光源光源、光纤光纤光纤光纤和和光输出元件光输出元件光输出元件光输出元件三要三要素构成的组合系统，其素构成的组合系统，其基本特征基本特征是是光源可以放置光源可以放置光源可以放置光源可以放置在远离被照明区域的其他地方在远离被照明区域的其他地方在远离被照明区域的其他地方在远离被照明区域的其他地方。因此，特别适用于因此，特别适用于物体内部物体内部物体内部物体内部和和易燃易燃、易爆易爆等等危险环境危险环境危险环境危险环境照明及照明及游泳池游泳池、喷泉喷泉等等潮湿场合潮湿场合潮湿场合潮湿场合的照明。的照明。21光纤照明光纤照明光纤照明光纤照明也常被用于也常被用于工业

18、领域的特殊照明工业领域的特殊照明。22光纤装饰色彩鲜艳，视角开阔；光纤装饰色彩鲜艳，视角开阔；线性纤维线性纤维线性纤维线性纤维柔软、亮丽。柔软、亮丽。被广泛用于被广泛用于商品展示商品展示商品展示商品展示、广告标志广告标志广告标志广告标志、娱乐场所娱乐场所、建筑物建筑物建筑物建筑物等方而的装饰。等方而的装饰。(2)光纤装饰光纤装饰也可用来制作各种光纤工艺也可用来制作各种光纤工艺品，如壁画、光纤花篮、插花、工品，如壁画、光纤花篮、插花、工艺灯等艺灯等。23(3)医用光纤医用光纤 光纤的光纤的弯曲灵活性弯曲灵活性弯曲灵活性弯曲灵活性和和传输传输传输传输高亮度冷光高亮度冷光高亮度冷光高亮度冷光的优点，

19、使得它在的优点，使得它在冷光乳腺检查仪冷光乳腺检查仪、牙固化机牙固化机、外科外科、妇科妇科、五官科五官科等手术器等手术器械上得到了充分应用。械上得到了充分应用。24 2传像传像柔性传像束柔性传像束柔性传像束柔性传像束主要用于制造各种主要用于制造各种医疗内窥镜医疗内窥镜医疗内窥镜医疗内窥镜、工业工业工业工业内窥镜内窥镜内窥镜内窥镜及及内窥监控仪器内窥监控仪器内窥监控仪器内窥监控仪器。柔性传像束柔性传像束柔性传像束柔性传像束的的可绕性强可绕性强，自由度大自由度大，比较容易实，比较容易实现一米以上较长光路的结构需要。与现一米以上较长光路的结构需要。与传统光学透镜光传统光学透镜光路路比较，其比较，其结

20、构简单结构简单、质量轻质量轻、不需要复杂的机械结、不需要复杂的机械结构，因此被广泛用于航空、航天、汽车制造、工农业构，因此被广泛用于航空、航天、汽车制造、工农业机械、石油化工、电子、建筑、钢铁、军事等领域。机械、石油化工、电子、建筑、钢铁、军事等领域。253传感传感光纤传感技术光纤传感技术光纤传感技术光纤传感技术是一个新应用领域。是一个新应用领域。由于光纤传感技术是用由于光纤传感技术是用光纤光纤光纤光纤而不用而不用金属导线金属导线金属导线金属导线来来传递敏感信息传递敏感信息，因此它同时具有，因此它同时具有光学测量光学测量光学测量光学测量和和光纤传光纤传光纤传光纤传输输输输的一些优点。的一些优点

21、。26目前研制较多的目前研制较多的光纤传感器光纤传感器光纤传感器光纤传感器有有光纤温度传感光纤温度传感器器、应力应变光纤传感器应力应变光纤传感器、光纤陀螺光纤陀螺、光纤加速光纤加速度计度计、光纤水听器光纤水听器、光纤机械操纵系统光纤机械操纵系统、遥测遥遥测遥感光纤网感光纤网、光纤激光告警传感器光纤激光告警传感器、光纤延迟线光纤延迟线等。等。光纤陀螺光纤陀螺声音监控器声音监控器激光告警系统激光告警系统27第三节激光玻璃第三节激光玻璃激光激光激光激光是由激光器发出的具有是由激光器发出的具有高亮度高亮度、单色性单色性和和相干性相干性很好的很好的光束。光束。激光激光激光激光是通过是通过光光光光、电电电

22、电或或化学激化学激化学激化学激发发发发，使工作物质中的，使工作物质中的激活中心激活中心激活中心激活中心处处于高能态，达到于高能态，达到粒子数反转粒子数反转，出，出现现受激发射受激发射形成特定波长光的放形成特定波长光的放大而产生的。大而产生的。28在在1960年年第一台激光器第一台激光器第一台激光器第一台激光器问世后，第二年就问世后，第二年就出现了出现了激光玻璃激光玻璃激光玻璃激光玻璃。随着激光技术的飞速发展，激光玻璃也越随着激光技术的飞速发展，激光玻璃也越来越受到人们的重视。来越受到人们的重视。29激光玻璃激光玻璃激光玻璃激光玻璃的基质材料是玻璃，由于玻璃的的基质材料是玻璃，由于玻璃的化学化学

23、组成组成可以在可以在很宽的范围内很宽的范围内改变，可以制备出各种性改变，可以制备出各种性质不同的质不同的激光玻璃激光玻璃激光玻璃激光玻璃；玻璃具有优良的玻璃具有优良的光学均匀性光学均匀性、高透明度高透明度等特点，等特点，以及相比于晶体来说，以及相比于晶体来说，玻璃容易制备玻璃容易制备，可任意成形，可任意成形为为大口径大口径激光棒激光棒激光棒激光棒或或激光圆盘激光圆盘激光圆盘激光圆盘另外，玻璃中另外，玻璃中掺入的激活离子的掺入的激活离子的种类和数量限种类和数量限种类和数量限种类和数量限制较小制较小制较小制较小，因此国内外均给予，因此国内外均给予激光玻璃激光玻璃激光玻璃激光玻璃高度重视。高度重视。

24、30作为激光的作为激光的基础玻璃基础玻璃，大多采用，大多采用光学玻璃光学玻璃光学玻璃光学玻璃，例，例如钡冕、硬冕和磷冕等牌号。如钡冕、硬冕和磷冕等牌号。通常通常Nd2O3的的适宜含量适宜含量为为3 5。Nd3在大部分玻璃系统中部获得了在大部分玻璃系统中部获得了受激发射受激发射受激发射受激发射，但能满足各项要求有实用意义的只有但能满足各项要求有实用意义的只有硅酸盐硅酸盐硅酸盐硅酸盐、硼酸硼酸硼酸硼酸盐盐盐盐及及磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐系统。系统。31 五、激光玻璃的应用五、激光玻璃的应用利用激光玻璃利用激光玻璃优良的单色性优良的单色性优良的单色性优良的单色性，可作为分光，可作为分光光度计的光度计

25、的光源光源光源光源；利用激光玻璃利用激光玻璃高度的定向性高度的定向性高度的定向性高度的定向性和和相干性相干性相干性相干性，能，能将它发射到非常遥远的空间，广泛用于将它发射到非常遥远的空间，广泛用于激光定激光定激光定激光定向向向向和和激光测距激光测距激光测距激光测距。32由于由于激光束激光束激光束激光束可以聚焦成极小的可以聚焦成极小的“一点一点”，能量密度极高能量密度极高能量密度极高能量密度极高，可用来进行，可用来进行激光核聚变反激光核聚变反激光核聚变反激光核聚变反应应应应和和激光打孔激光打孔激光打孔激光打孔、激光点焊激光点焊激光点焊激光点焊等精密加工以及外等精密加工以及外科手术。科手术。33另

26、外，配合另外，配合光导纤维传输光导纤维传输光导纤维传输光导纤维传输的激光通讯正日的激光通讯正日益受到世界各国的重视。益受到世界各国的重视。激光玻璃激光玻璃激光玻璃激光玻璃由于容易获得由于容易获得均质大块材料均质大块材料均质大块材料均质大块材料，而，而且便于且便于成型加工成型加工，大有发展前途，大有发展前途。34第四节光色玻璃第四节光色玻璃物质在物质在触及到光触及到光或者或者被光遮断被光遮断时，其时，其化学结构发生变化，其中的化学结构发生变化，其中的部分吸收光谱部分吸收光谱发生改变。发生改变。35当受当受紫外线或日光紫外线或日光紫外线或日光紫外线或日光照射时，由于玻璃照射时，由于玻璃在可在可见光

27、区见光区产生产生光吸收光吸收光吸收光吸收而自动变色；而自动变色；当当光照停止光照停止时，玻璃能时，玻璃能可逆地可逆地自动恢复到自动恢复到初始的透明状态。初始的透明状态。具有这种性质的玻璃称为具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃光致变色玻璃光致变色玻璃光致变色玻璃(也称也称光色玻璃光色玻璃光色玻璃光色玻璃)。36许多许多有机物有机物有机物有机物、无机物无机物无机物无机物有有光致变色性能光致变色性能，但是，但是光色玻璃光色玻璃光色玻璃光色玻璃优于优于其他光色材料其他光色材料其他光色材料其他光色材料。例如，例如，光色玻璃光色玻璃光色玻璃光色玻璃可以长时间可以长时间反复变色反复变色反复变色反复变色而无疲

28、而无疲劳劳(老化老化)现象，而且现象，而且机械强度机械强度机械强度机械强度好，好，化学稳定性化学稳定性化学稳定性化学稳定性好，好，制备简单制备简单，可获得，可获得稳定的、形状复杂稳定的、形状复杂的制品。的制品。37光色玻璃光色玻璃光色玻璃光色玻璃大致可以分为三类：大致可以分为三类：掺掺Ce3+或或Eu3+的高纯度的高纯度碱硅酸盐碱硅酸盐碱硅酸盐碱硅酸盐玻璃；玻璃；含含卤化银或卤化铊卤化银或卤化铊卤化银或卤化铊卤化银或卤化铊的玻璃；的玻璃；由于玻璃结构的缺陷而变成色心的由于玻璃结构的缺陷而变成色心的还原硅酸还原硅酸还原硅酸还原硅酸盐玻璃盐玻璃盐玻璃盐玻璃。目前，研究较多的主要有两种：目前，研究较

29、多的主要有两种：一种是采用一种是采用含卤化银含卤化银的的碱铝硼酸盐玻璃碱铝硼酸盐玻璃碱铝硼酸盐玻璃碱铝硼酸盐玻璃；另一种采用另一种采用含卤化银的含卤化银的硼酸盐玻璃硼酸盐玻璃硼酸盐玻璃硼酸盐玻璃及及磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐玻璃玻璃玻璃玻璃等。等。38 四、光色玻璃的应用四、光色玻璃的应用光色玻璃因为具有光色玻璃因为具有变暗复明变暗复明变暗复明变暗复明的光色性，在的光色性，在科学科学技术和人民生活技术和人民生活中有着广泛的用途。中有着广泛的用途。光色玻璃除已广泛用作制造光色玻璃除已广泛用作制造“太阳眼镜太阳眼镜太阳眼镜太阳眼镜”外，外，在其他各个领域中也不断地进行开发。在其他各个领域中也不断地进

30、行开发。39作为作为图像记录图像记录图像记录图像记录、全息照相材料全息照相材料全息照相材料全息照相材料的应用，光色的应用，光色玻璃是合适的材料；玻璃是合适的材料；作为作为情报贮存情报贮存情报贮存情报贮存、光记忆光记忆光记忆光记忆在在显示装置的元件显示装置的元件中中的应用，的应用，光色玻璃的光色性光色玻璃的光色性是十分有价值的；是十分有价值的；40在热带地区在热带地区，光色玻光色玻光色玻光色玻璃璃璃璃作为作为汽车保护玻璃汽车保护玻璃汽车保护玻璃汽车保护玻璃及及建建筑物的自动调光窗玻璃筑物的自动调光窗玻璃；光色玻璃制成光色玻璃制成光学纤维面板光学纤维面板光学纤维面板光学纤维面板也可以用于也可以用于

31、计算技计算技计算技计算技术术术术和和显示技术显示技术显示技术显示技术。41第五节第五节 半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃的的制造方法制造方法与普通玻璃相似，与普通玻璃相似，只是只是在制造普通玻璃的原料中在制造普通玻璃的原料中按一定比例按一定比例加入加入加入加入一些其他元素化合物一些其他元素化合物一些其他元素化合物一些其他元素化合物，把原料，把原料加热熔化加热熔化加热熔化加热熔化后后再冷再冷再冷再冷却却却却，即可制得各种不同用途的半导体玻璃。，即可制得各种不同用途的半导体玻璃。半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃实际上应称为实际上应称为玻璃半导体玻璃半导体玻璃半导

32、体玻璃半导体，它，它的应用是基于一些玻璃的的应用是基于一些玻璃的半导体特性半导体特性半导体特性半导体特性。42半导体玻璃半导体玻璃具有具有开关开关、存储存储、整流整流、光光敏热敏敏热敏、二次电子发射二次电子发射等多种功能，可以制等多种功能，可以制作作电子线路温度补偿用电子线路温度补偿用敏感元件敏感元件、红外检测红外检测器器、测定高压用敏感元件测定高压用敏感元件、摄像管靶子摄像管靶子、三三极管极管、声光偏转器声光偏转器、光敏元件光敏元件等等。43玻璃半导体的应用玻璃半导体的应用玻璃半导体除有玻璃半导体除有开关开关开关开关和和记忆效应记忆效应记忆效应记忆效应外，还有外，还有光导光导、光敏光敏光敏光

33、敏、热敏热敏热敏热敏、整流整流整流整流、二次电子发射二次电子发射二次电子发射二次电子发射以及以及透红外透红外透红外透红外等性能，并有相应的用途如下表所示：等性能，并有相应的用途如下表所示：半导体玻璃布半导体玻璃布大型电解槽内防晕材料大型电解槽内防晕材料热敏玻璃热敏玻璃红外玻璃红外玻璃44玻璃半导体的应用玻璃半导体的应用45玻璃半导体玻璃半导体除了除了具有上述的应用具有上述的应用外，外，硫系玻硫系玻硫系玻硫系玻璃薄膜璃薄膜璃薄膜璃薄膜还具有一定的特殊用途。还具有一定的特殊用途。即，它即，它在一定能量的激光照射下在一定能量的激光照射下，结构结构结构结构通常通常会发生会发生变化变化变化变化。如果控制

34、如果控制激光照射的能量激光照射的能量激光照射的能量激光照射的能量，就可获得，就可获得结构的结构的可逆转变可逆转变。46利用玻璃薄膜利用玻璃薄膜在两种结构状态下在两种结构状态下对光的透对光的透射、反射和衍射性能上的敏锐变化，可制成射、反射和衍射性能上的敏锐变化，可制成光光光光存贮材料存贮材料存贮材料存贮材料。由于由于激光点的尺寸激光点的尺寸很小，因此能得到很小，因此能得到高密高密高密高密度度度度、大容量大容量大容量大容量的的光存贮器光存贮器和和激光全息记录介质激光全息记录介质。47第六节第六节 生物玻璃生物玻璃生物玻璃是指生物玻璃是指能够满足或达到能够满足或达到特定特定生物生物生物生物、生理功能

35、生理功能生理功能生理功能的特种玻璃。的特种玻璃。把易降解的把易降解的玻璃材料玻璃材料玻璃材料玻璃材料植入生物体内，使植入生物体内，使其作为其作为骨骸骨骸骨骸骨骸和和牙齿牙齿牙齿牙齿代替物，从而开创了一个代替物，从而开创了一个崭新的崭新的生物材料研究领域生物材料研究领域-生物玻璃生物玻璃生物玻璃生物玻璃和和生物生物生物生物微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃材料。材料。48生物玻璃生物玻璃生物玻璃生物玻璃的研究已有的研究已有40年的历史，现已成为年的历史，现已成为材料学材料学材料学材料学、生物化学生物化学生物化学生物化学以及以及分子生物学分子生物学分子生物学分子生物学的的交叉学科交叉学科。由于由于生

36、物玻璃生物玻璃生物玻璃生物玻璃具有人体具有人体软、硬生命组织软、硬生命组织有机有机联结的特点，在联结的特点，在骨科骨科骨科骨科、牙科牙科牙科牙科、中耳中耳中耳中耳等方面，可对等方面，可对人体的人体的伤害部位伤害部位进行维护治疗，其前景可观。进行维护治疗，其前景可观。49生物玻璃生物玻璃生物玻璃生物玻璃主要是由主要是由Si、Na、Ca以及以及P的氧化的氧化物组成。物组成。目前，具有目前，具有生物活性的玻璃生物活性的玻璃生物活性的玻璃生物活性的玻璃已有一系列组成，已有一系列组成，并且人们对这些系列玻璃已积累了大量的并且人们对这些系列玻璃已积累了大量的模拟人模拟人体溶液实验数据体溶液实验数据。501

37、具有磁记录特性及光磁特性的功能玻璃具有磁记录特性及光磁特性的功能玻璃具有磁记录特性及光磁特性的功能玻璃具有磁记录特性及光磁特性的功能玻璃DVD-RAM四、其他新型玻璃的应用四、其他新型玻璃的应用无源磁光玻璃型电子式电流互感器无源磁光玻璃型电子式电流互感器51 2载体用功能玻璃载体用功能玻璃玻璃的玻璃的分相现象分相现象分相现象分相现象发现得比较早，但其发现得比较早，但其性质性质和应用开发和应用开发的研究开展得比较晚，的研究开展得比较晚，多孔玻璃多孔玻璃多孔玻璃多孔玻璃就就是是利用玻璃的分相原理利用玻璃的分相原理利用玻璃的分相原理利用玻璃的分相原理制得的。制得的。将将Na2OB2O3SiO2系统玻

38、璃在系统玻璃在420 650间的某一温度下间的某一温度下分相一定的时间分相一定的时间分相一定的时间分相一定的时间(分相温分相温度和时间长短度和时间长短根据玻璃的原始组成根据玻璃的原始组成而定而定)。玻璃。玻璃体分成体分成耐酸碱腐蚀耐酸碱腐蚀耐酸碱腐蚀耐酸碱腐蚀(H除外除外)的的富硅相富硅相富硅相富硅相和易溶于和易溶于热水或酸、碱溶液的热水或酸、碱溶液的富含氧化钠富含氧化钠富含氧化钠富含氧化钠和和氧化硼氧化硼氧化硼氧化硼的易的易溶相，两相之间互相交错。溶相，两相之间互相交错。52分相玻璃分相玻璃分相玻璃分相玻璃在酸、碱溶液或热水中在酸、碱溶液或热水中，富含，富含氧氧氧氧化钠和氧化硼化钠和氧化硼化

39、钠和氧化硼化钠和氧化硼的一相的一相被浸析而溶解被浸析而溶解，玻璃体变，玻璃体变成多孔的成多孔的高硅氧骨架高硅氧骨架高硅氧骨架高硅氧骨架。分相玻璃分相玻璃分相玻璃分相玻璃具有非常具有非常高的比表面高的比表面高的比表面高的比表面，孔的直径孔的直径孔的直径孔的直径可以通过改变可以通过改变玻璃各组分的含量玻璃各组分的含量得到控制，可得到控制，可在在海水脱盐海水脱盐、固定化酶固定化酶、病毒过滤病毒过滤、色谱分析色谱分析等方面运用，是一种十分优良的载体材料等方面运用，是一种十分优良的载体材料。53分相玻璃分相玻璃分相玻璃分相玻璃具有非常具有非常高的比表面高的比表面高的比表面高的比表面，孔的直径孔的直径孔的

40、直径孔的直径可以通过改变可以通过改变玻璃各组分的含量玻璃各组分的含量得到控制，它得到控制，它具有具有耐酸碱耐酸碱耐酸碱耐酸碱、抗高温抗高温抗高温抗高温、抗细菌感染抗细菌感染抗细菌感染抗细菌感染等特点，可等特点，可在在海水脱盐海水脱盐、固定化酶固定化酶、病毒过滤病毒过滤、色谱分析色谱分析等方面运用，是一种十分优良的载体材料等方面运用，是一种十分优良的载体材料。543环境监测玻璃环境监测玻璃K2O-CaO-SiO2玻璃是一种适用于玻璃是一种适用于监测和统监测和统计计复杂玻璃复杂玻璃综合腐蚀效果综合腐蚀效果综合腐蚀效果综合腐蚀效果的剂量材料。的剂量材料。这种材料可用于博物馆中样品橱内这种材料可用于博

41、物馆中样品橱内气氛的气氛的气氛的气氛的监测监测监测监测，纪念物危险程度的估计纪念物危险程度的估计及城市和工厂中及城市和工厂中小区域或大区域小区域或大区域污染程度的估计污染程度的估计等。等。55还有还有防盗玻璃防盗玻璃防盗玻璃防盗玻璃、防污玻璃防污玻璃防污玻璃防污玻璃、低膨胀防火低膨胀防火低膨胀防火低膨胀防火玻璃玻璃玻璃玻璃、电磁屏蔽玻璃电磁屏蔽玻璃电磁屏蔽玻璃电磁屏蔽玻璃和和透镜玻璃透镜玻璃透镜玻璃透镜玻璃等等新型功能新型功能玻璃玻璃相继研究成功，有的已经投放市场。相继研究成功，有的已经投放市场。56总的看来，总的看来，玻璃材料科学与工艺玻璃材料科学与工艺玻璃材料科学与工艺玻璃材料科学与工艺的发展是的发展是迅速的，迅速的，新型的玻璃材料新型的玻璃材料和和特种玻璃特种玻璃的开发十的开发十分活跃。一些分活跃。一些新材料的发展新材料的发展是由于是由于科学技术的科学技术的需要需要，反过来，某些，反过来，某些科学技术的成功和发展科学技术的成功和发展则则是基于是基于新材料的不断出现新材料的不断出现。57