玻璃家族中有一個與眾不同的成員，名叫微晶玻璃。它具有與普通玻璃不同的結(jié)構(gòu)，生就一種特殊的性格。它硬度高，抗彎強度是普通玻璃的7～12倍。它耐高溫性能好，軟化溫度高達(dá)1000℃，即使達(dá)到900℃高溫，突然投入水中也不會炸裂。它的膨脹系數(shù)可以調(diào)節(jié)，甚至可使其膨脹系數(shù)為零。它不但電性能優(yōu)異，還可以用來制作雕刻藝術(shù)品，在它身上打出成千上萬個微孔也不是一件難事。所以，微晶玻璃在生產(chǎn)中有許多獨特的應(yīng)用。 x x9qi^
那么，微晶玻璃是怎樣發(fā)明的呢？ #a} fI
“過失”導(dǎo)致的發(fā)現(xiàn) T(3"bS.,
50年代初，在世界上享有盛譽的美國康寧玻璃公司為了開發(fā)新型玻璃，抽調(diào)一批精干的科研人員，組成了研究發(fā)展中心。化學(xué)家斯托凱受命在該中心負(fù)責(zé)研制含微量銀的感光玻璃。所謂感光玻璃，就是一種能感光顯色的新型玻璃。這種玻璃經(jīng)紫外線照射感光后，再經(jīng)熱處理，就能顯示出美麗的影象，不但色澤鮮艷，而且永不褪色。 S' TF7u
一天，斯托凱正在實驗室做熱處理試驗。按工藝規(guī)程要求，熱處理時加熱溫度為玻璃軟化溫度以下50～100℃，保溫時間為1～2小時。斯托凱把一塊玻璃放入自動控制溫度的電爐中，將溫度控制儀上的加熱溫度調(diào)整為600℃。這種溫度控制儀的工作原理是：一旦爐溫超過設(shè)定的溫度，比方說600℃，它會自動切斷電源，停止加熱；而當(dāng)溫度下降到低于600℃時，又自動接通電源。這樣一會兒斷電一會兒通電，就把爐溫保持在600℃左右。
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現(xiàn)在，斯托凱一切準(zhǔn)備就緒，他關(guān)上爐門，接通電源，電爐開始升溫。突然，傳來一陣急促的電話鈴聲，原來是通知他立即去開會。按照實驗室規(guī)定，電爐在加熱時工作人員不能離開崗位，但斯托凱想，反正有溫度控制儀，就明知故犯地離開實驗室去開會了。當(dāng)他重返實驗室時，不禁大吃一驚，控制儀失靈，爐內(nèi)溫度早已升到900℃，真是糟糕透頂。不僅實驗失敗，而且熔融玻璃會粘住爐膛，損壞電阻絲，后果十分嚴(yán)重。 5F
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斯托凱非常懊惱，趕緊打開爐門，意外的事情發(fā)生了：玻璃沒有熔融，還是直挺挺地躺在爐內(nèi)，但已面目全非，樣子有點像不透明的瓷磚，用鉗子夾起來不是軟綿綿的而是硬邦邦的，敲打起來還會發(fā)出像金屬那樣的聲音。 7b'XQ/rs
這塊玻璃究竟發(fā)生了什么變化？經(jīng)過仔細(xì)的研究和反復(fù)試驗，斯托凱在顯微鏡下觀察到：這塊玻璃中析出了大量的微小晶體，這就是后來大名鼎鼎的微晶玻璃。 S=M$g#X`5
微小的晶體 ,)oUdwR k
顧名思義，微晶玻璃是由微小晶體組成的玻璃。由于這種玻璃具有與陶瓷相似的結(jié)構(gòu)，所以又稱為“玻璃陶瓷”。 jsi\*5=9p<
我們知道，玻璃屬于非晶態(tài)的固態(tài)物質(zhì)。在玻璃制造過程中，由于冷卻太快，內(nèi)部分子來不及排列成整齊的隊伍就凝固了，所以基本上還是液態(tài)時的結(jié)構(gòu)，顯得雜亂無章。只不過玻璃中的分子運動起來不能像在液態(tài)中那樣自由自在，只能在原地“踏步”，因此形象地說，玻璃是“被凍結(jié)的液體”。 Pf@8C{I
但是，玻璃的這種結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，在一定條件下，玻璃還是要讓分子按照一定規(guī)則排列起來，析出晶體。這正像水總是從高處流向低處，結(jié)晶是玻璃的自然趨勢。 zL)m!:_
什么條件下玻璃才能析出晶體呢？空氣中的水汽要以塵埃作為凝聚的核心，才能形成水滴。同樣，玻璃結(jié)晶也要有適當(dāng)?shù)暮诵模瞬ＡУ淖陨沓煞挚梢宰鳛榻Y(jié)晶核心外，金、銀、銅等金屬元素和氧化鈦、氧化鋯等氧化物也可作為結(jié)晶核心。當(dāng)然，要使玻璃析出晶體，還要在成分、溫度、能量等方面滿足一定的條件，一般在900～1100℃溫度范圍內(nèi)比較容易析出晶體。 'SOp!h$
制造微晶玻璃，就是要創(chuàng)造玻璃結(jié)晶的條件。首先要確定微晶玻璃的化學(xué)成分，并事先加入微量的金屬元素或氧化物作為結(jié)晶核心。然后在玻璃熔煉、成型后，用紫外線照射，再進(jìn)行熱處理，給予一定的能量條件，使結(jié)晶核心像種子發(fā)芽一樣，生長出許多微小的晶體，其直徑通常不超過2微米，只有頭發(fā)絲粗細(xì)的幾十分之一。這種要經(jīng)過紫外線照射才能制成的微晶玻璃，稱為“光敏微晶玻璃”。不用紫外線照射，只通過熱處理也可以制成微晶玻璃，這種微晶玻璃稱為“熱敏微晶玻璃”。目前已有1000多種不同成分的微晶玻璃，具有各種不同的性能，但萬變不離其宗，微晶玻璃的性能都同微小晶體的存在有關(guān)。
