专用于红外热像仪锗玻璃特性功能参数
光学级锗晶体
2-14微米的锗晶体具有良好的透光率，广泛应用于窗口及光学元件热成像系统。物理性质
元素符号GE
原子系数32
熔点937摄氏度
密度 5.33克每立方厘米
热膨胀率 6.1*10-6
杨氏模量（GPA）103
静曲强度（MPa) >=75
泊松比0.28
光学性能
折射率（20摄氏度）
波长（微米）n
3.5
4.0302
4.0 4.0226
5.0 4.0141
6.0 4.0094
7.0 4.0069
8.0 4.0047
9.0 4.0034
10.0 4.0028
10.6 4.0027
透光率
玻璃的基本性质 玻璃网2009-8-27 20:12:41 (一)表观密度:玻璃的表观密度与其化学成分有关，故变化很大。而且随温度升高而减小。普通硅酸盐玻璃的表观密度在常温下大约是2500kg/m3。 (二)力学性质:玻璃的力学性质决定于化学组成、制品形状、表面性质和加工方法。凡含有未熔杂物、结石、节瘤或具有微细裂纹的制品，都会造成应力集中，从而急剧降低其机械强度。在建筑中玻璃经常承受弯曲、拉伸、冲击和震动，很少受压，所以玻璃的力学性质的主要指标是抗拉强度和脆性指标。玻璃的实际抗拉强度为30～60MPa。普通玻璃的脆性指标(弹性模量与抗拉强度之比E／R拉)为1300～1500(橡胶为0.4～0.6)。脆性指标越大，说明脆性越大。 (三)热物理性质:(1)玻璃的导热性很差，在常温时其导?热系数仅为铜的1／400，但随着温度的升高将增大。另外，它还受玻璃的颜色和化学组成的影响．(2)玻璃的热膨胀性决定于化学组成及其纯度，纯度越高热膨胀系数越小。(3)玻璃的热稳定性决定于玻璃在温度剧变时抵抗破裂的能力。玻璃的热膨胀系数越小，其热稳定性越高。玻璃制品越厚、体积越大，热稳定性越差。因此须用热处理方法提高制品的热稳定性。 (四)化学稳定性:玻璃具有较高的化学稳定性，但长期遭受侵蚀性介质的腐蚀，也能导致变质和破坏。 (五)玻璃的光学性能:玻璃既能透过光线，又能反射光线和吸收光线，所以厚玻璃和多层重叠玻璃，往往是不易透光的：玻璃反射光能与投射光能之比称为反射系数。反射系数的大小决定于反射面的光滑程度、折射率、投射光线入射角的大小、玻璃表面是否镀膜及膜层的种类等因素。 玻璃吸收光能与投射光能之比称为吸收系数；透射光能与投射光能之比称为透射系数。反射系数、透射系数和吸收系数之和为l00％。普通3mm厚的窗玻璃在太阳光垂直投射的情况下，反射系数为7%，吸收系数为8％．透射系数为85%。 将透过3mm厚标准透明玻璃的太阳辐射能量作为1.0，其它玻璃在同样条件下透过太阳辐射能的相对值称为遮蔽系数。遮蔽系数越小说明通过玻璃进入室内的太阳辐射能越少，冷房效果越好，光线越柔和。
第8章玻璃的光学性质 玻璃的光学性质是指玻璃的折射、反射、 吸收和透射等性质。玻璃常用作透光材料，因 此对其光学性质的研究在理论上和实践上都具有重要意义。 玻璃是一种高度透明的物质，可以通过调整成 分、着色、光照、热处理、光化学反应以及涂膜等物理和化学方法，获得一系列重要光学性能，以满足各种光学材料对特定的光性能和理化性能的要求。 玻璃的光学性能涉及范围很广。本章仅在可见光范围内（包括近紫外和近红外）讨论玻璃的折射率、色散、反射、吸收和透射（玻璃的着色和脱色在第9章中介绍）。 为了便于讨论玻璃的光学性质，先简略介绍光的本质。外来能源激发物质中的分子或原子，使分子或原子中的外层电子，由低能态跃迁到高能态，当电子跳回到原来状态时，吸收的能量便以光的形式对外产生辐射，此过程就叫发光。光是一种电磁波，具 有一定的波长和频率，且以极高的速度在空间传播（光速约为3 x 108m/s）。可见光、紫外线、红外线以及其他电磁辐射的波长频率范围见图8-1。 从图8-1中可看出，可见光在整个电磁波中只是很窄的一个波段（390~770nm）。在这一狭窄的波段内，存在着各种不同的色光，包括红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光谱。常说的“白光”应该当作“全色光”来理解。棱镜把太阳光分解为七色颜色光的相应波段，每一波段人眼看来是单一的色，叫做单色光，但它不是单一的值，只不过人眼区别颜色的能力有限，看不出单色复杂性而已。 8.1玻璃的折射率 当光照射到玻璃时，一般产生反射、透过和吸收。这 三种基本性质与折射率有关。 玻璃的折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的降低（以真空中的光速为准） 。如 果用折射率来表示光速的降低，则： n C/V （8-1 ）频率/Hz 图8-1电磁波的频率和波长范围 紫外线 10 波长/nm 「一射线 Xi肘线 无线电腔 幽色
玻璃的特性 一、玻璃的力學性質 玻璃的理論抗拉強度極限為12000Mpa，實際強度只有理論強度的1/300——1/200，一般為30——60Mpa，玻璃的抗壓強度約為700——1000Mpa。玻璃中的各種缺陷造成了應力集中或薄弱環節，試件尺寸越大缺陷存在的越多。缺陷對抗拉強度的影響非常顯著，對抗壓強度的影響較小。工藝上造成的外來雜質和波筋(化學不均勻部分)對玻璃的強度有明顯影響。在—50——+70℃範圍內玻璃的強度基本不變。 脆性是玻璃的主要缺點。玻璃的脆性指標為1300——1 500(橡膠為0.4——0.6，鋼為400——460，混凝土為4200——9350)。E越大說明脆性越大。玻璃的脆性也可以根據衝擊試驗來確定。 在實際應用中玻璃製品經常受到彎曲、拉伸和衝擊應力，較尐受到壓縮應力。玻璃的力學性質主要指標是抗拉強度和脆性指標。 二、玻璃的光學性質 光學性質是玻璃最重要的物理性質。 光線照射到玻璃表面可以產生透射，反射和吸收三種情況。光線透過玻璃稱為透射，光線被玻璃阻擋，按一定角度反射出來稱為反射，光線通過玻璃後，一部分光能量損失在
玻璃內部稱為吸收。 玻璃中光的透射隨玻璃厚度增加而減尐。玻璃中光的反射對光的波長沒有選擇性，玻璃中光的吸收對光的波長有選擇性。可以在玻璃中加入尐量著色劑，使其選擇吸收某些波長的光，但玻璃的透光性降低。還可以改變玻璃的化學組成來對可見光、紫外線、紅外線、X射線、和γ射線進行選擇吸收。 三、玻璃的熱工性質 玻璃的比熱與其化學組成有關，在室溫範圍內其比經熱的範圍為0.33——1.05×103J/(kg·K)。表7—1玻璃的導熱係數 普通玻璃的導熱係數在室溫下約為0.75W/(m·k)。玻璃的導熱係數約為銅的1/400，是導熱係數較低的材料。當發生溫度變化時，玻璃產生的熱應力很高。在溫度劇烈變化時玻璃會產生碎裂，玻璃的急熱穩定性比急冷穩定性要強一些。 四、玻璃的化學性質 玻璃具有較高的化學穩定性，它可以抵抗除氫氟酸以外所有酸類的侵濁，矽酸鹽玻璃一般不耐鹼。玻璃遭受侵蝕性介質腐蝕，也能導致變質和破壞。 大氣對玻璃侵蝕作用實質上是水氣、二氧化碳、二氧化
玻璃从性质作用上来讲可以分成的几类 一、平板玻璃 平板玻璃是指未经其他加工的平板状玻璃制品，也称白片玻璃或净片玻璃。按生产方法不同，可分为普通平板玻璃和浮法玻璃。平板玻璃是建筑玻璃中生产量最大、使用最多的一种，主要用于门窗，起采光（可见光透射比85%90%）、围护、保温、隔声等作用，也是进一步加工成其他技术玻璃的原片。 平板玻璃按其用途可分为窗玻璃和装饰玻璃。根据国家标准《普通平板玻璃》（GB4871—1995）和《浮法玻璃》（GB11614—89）的规定，玻璃按其厚度可分为以下几种规格： 引拉法生产的普通平板玻璃：2mm、3mm、4mm、5mm四类。 浮法玻璃：3mm、4mm、5mm、6mm、8mm10mm、12mm七类。 引拉法生产的玻璃其长宽比不得大于2.5，其中2、3mm厚玻璃尺寸不得小于400mm×300mm，4、5、6mm厚玻璃不得小于600mm×400mm。浮法玻璃尺寸一般不小于1000mm×1200mm，5、6mm最大可达3000mm×4000mm。 按照国家标准，平板玻璃根据其外观质量进行分等定级，普通平板玻璃分为优等品、一等品和二等品三个等级。浮法玻璃分为优等品、一级品和合格品三个
等级。同时规定，玻璃的弯曲度不得超过0.3%。 二、安全玻璃 安全玻璃是指与普通玻璃相比，具有力学强度高、抗冲击能力强的玻璃。其主要品种有钢化玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃和钛化玻璃。安全玻璃被击碎时，其碎片不会伤人，并兼具有防盗、防火的功能。根据生产时所用的玻璃原片不，安全玻璃具有一定的装饰效果。 （一）钢化玻璃 钢化玻璃又称强化玻璃。它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵销，避免玻璃的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺陷存在，不会造在成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。 钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。 （二）、夹丝玻璃 夹丝玻璃也称防碎玻璃或钢丝玻璃。它是由压延法生产的，即在玻璃熔融状态下将经预热处理的钢丝或钢丝网压入玻璃中间，经退火、切割而成。夹丝玻璃
玻璃的性质 一．目前我们玻璃引进的原材料如下：（共计11种） 1 石英砂230公斤 2 钾长石69.6公斤 3 纯碱69.2公斤 4 碳酸钡31.6公斤 5 硝酸钡20.4公斤 6 碳酸钾18.2公斤 7 白云石14.6公斤 8 硼砂10.3公斤 9 氧化铈 1.3公斤 10 方解石 1.3公斤 11 碎玻璃260公斤 玻璃是熔融.冷却.固态的非结晶（在特种条件下也可以成为晶态）无机物。玻璃的物理化学性质不仅决定于其化学组成，而且与玻璃结构有密切的联系。只有认识玻璃的结构，掌握玻璃组成，结构，性能三者之间的内在联系，才有可能通过改变化学组成，热历史，或利用某些物理，化学处理，制取符合预定要求的物理化学性能的玻璃材料或制品。
二.玻璃的主要性质。 （1）粘度：粘度是玻璃的最主要物理性质之一。在整个玻璃生产工艺过程（熔融，澄清，冷却，成形，退火）所制度的一系列温度制度往往是以此为依据的。 粘度是液态或熔体内部的分子在移动时相互之间的内摩擦力，内摩擦力越大，则分子移动越困难。也就是粘度越大。玻璃的粘度和温度有着密切的关系，温度升高时，粘度随之下降，但是这种变化没有一定的比例关系，通常在高温阶段，粘度的降低速度缓慢，而在低温段则急剧增加。 （2）析晶性能：玻璃是一种非晶态物质，但在一定的条件下，玻璃具有向晶态转化的倾向。在玻璃生产中一般不希望玻璃析晶，因为析晶会造成外观上的缺陷，失去玻璃原有的性质，不能加工成型。析晶是玻璃的缺陷。 （3）光学性能：玻璃对辐射的透射率取决于玻璃中的杂质含量。不含氧化铁的透明玻璃大约能透过90%以上的可见辐射，仅有小部分辐射被玻璃真正吸收，大部分为玻璃两个表面的反射所损失。 （4）密度：玻璃的密度主要决定于玻璃的化学组成，分子量越大的氧化物含量越高时，玻璃的密度也越大。如石英玻璃由SiO2所组成，它的密度最小，约2.2g/立方厘米，而含大量氧化铅的玻璃密度可达6.5g/立方厘米。我们目前生产的钠钙硅玻璃的密度为2.46g/立方厘米。
1. 理论强度Academic intensity 理论强度是指，从不同理论角度来分析材料所能承受的最大应力或分离原子（离子或分子）所需的最小应力。其值取决于原子间的键强度。但这只适用于不存在缺陷的情况。 玻璃的理论强度可通过不同方式来计算，其值大致为1010~1.5X1010Pa。 2. 原始强度Original intensity 原始强度是玻璃制品刚刚制成时的机械强度。由于这时玻璃是新鲜的，表面存在的微裂纹和机械擦 伤最少，因此强度要比放置一段时间后的强度高。 3. 实际强度Actual intensity 玻璃的实际强度是指玻璃在实际应用过程中的机械强度。实际强度要比理论强度低得多，一般为理论强度的1/300~1/200。这是因为玻璃的实际强度不仅与化学键强度有关，还与玻璃的脆性、玻璃表面的微裂纹、内部的不均匀及缺陷的存在造成应力集中有关。其中表面微裂纹对强度的影响最重。 4. 微裂纹Micro-cracks A. A. Griffieth提出玻璃表面存在着许多微小的裂纹，这些微裂纹是造成玻璃强度远低于理论强度的主要原因。微裂纹的产生原因可归纳为结构缺陷、表面反应和机械损伤。微裂纹在显微镜下可以看到，一般宽10~20nm，深不小于100nm。微裂纹在制品受热或负载作用，受水汽及化学作用时，会向纵深发展， 从而加剧制品破裂，使强度显著下降。 5. 弹性Elasticity 材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后能恢复原来形状的性质称为弹性。在Tg温度以下，玻璃基本是服从虎克定律的弹性体。玻璃的弹性指标主要是指弹性模量E（即杨氏模量）、剪切模量G、泊松 比μ、体积压缩模量K。 6. 塑性Flexibility 材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后不能或只能部分恢复原来形状的性质称为塑性。
玻璃钢基础知识--玻璃钢的基本特性 玻璃钢的基本性能主要取决于其两大组分和它们之间的结合，即玻璃纤维、热固性树脂或热塑性树脂、纤维和树脂间的间面。使用最广泛的热固性树脂是不饱和聚酯树脂。此外还有环氧树脂、乙烯基树脂和酚醛树脂，以及某些特种用途的树脂（如有机硅、聚酞亚胺、苯并咪唑等）。由热固性树脂制成的玻璃钢俗称热固性玻璃钢。把不同树脂和各种玻璃纤维制品复合，就可制成各种不同性能的玻璃钢制品。用玻璃纤维增强热塑性树脂称为热塑性玻璃钢。常用的热塑性树脂有聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯、饱和树脂、丙烯氰一丁二烯一苯乙烯（ABS)树脂等。我国目前大量生产的是热固性玻璃钢。常用的玻璃纤维制品有无碱、中碱的玻璃纤维布、无碱、中碱的无捻玻璃纤维布（方格布），无碱、中碱的无捻玻璃纤维纱等。 玻璃钢集中了玻璃纤维及合成树脂的特性，具有质量轻、强度高、耐学腐蚀、电绝缘性好，透过电磁波、隔音、减震和耐瞬时高温烧蚀等特点。因此，玻璃钢己经成为国防和国民经济建设中不可缺少的重要材料之一。 （一）力学性能 玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其它材料无法相比的。这里，我们要提一下强度的概念。强度通常是指单位面积所能承受的最大载荷，材料就破坏了。强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、剪切强度。例如说聚酯树脂玻璃钢抗拉强度290MPa,是指每平方厘米截面可以承受2900kg的拉力。 玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度（浇注体密度1.27左右）以及玻璃纤维的高抗拉强度（普通钢材的5倍以上）。玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。从高树脂含量的玻璃纤维毡制品到低树脂含量的玻璃纤维缠绕制品（密度2.2)，玻璃钢的密度只有普通碳钢的1/4~1/5，比铝还轻1/3。 玻璃经高温熔融，快速拉成细丝时，由于比表面积比较大，玻璃纤维内部及表面就难以存在大缺陷，所有玻璃纤维的强度就非常高。常用的无碱铝硼硅酸盐纤维，其一般性能如表2一1所示。
1）伏法建筑玻璃常用规格有（2440、2140）×（3660、3300）等；常见厚度有4、5、6、8、10、12、 15、19、25mm等；常见建筑玻璃品种有平板玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、压花玻璃、彩釉玻璃、钢 化玻璃、热弯玻璃、夹层玻璃、喷砂玻璃、蒙砂玻璃、防火玻璃等。 3.玻璃的缺陷 对玻璃深加工而言，玻璃缺陷主要是玻璃体内存在夹杂物和玻璃原片后天转运或加工引起的，对玻璃深加工有较大影响的缺陷。 1）气泡：玻璃中的气体夹杂物，气泡不仅影响玻璃的外观效果，在钢化时容易引起炸炉，因此在钢化前一定要仔细检查。 2）结石：是玻璃中的固体夹杂物，结石是玻璃中最危险的缺陷，不仅破坏了玻璃的外观性能，还极易引起钢化炸炉甚至自爆，在加工过程中特别是钢化前一定要严格检查。 3）节瘤：是玻璃中的玻璃态夹杂物，常呈线状、纤维状、有时似疙瘩状突出；节瘤在钢化时也易引起炸炉，要严格检查。 4）玻筋：玻璃表面呈现的与拉引方向一致的线条，主要表现为影响玻璃的视觉效果。 5）裂纹：裂纹在加工玻璃时极易伤人和损坏设备，钢化时易炸裂，在加工的每一个工位都要仔细检查，防患于未然。 6）划伤：玻璃划伤不仅影响玻璃的视觉效果，还会引起玻璃强度的降低，热处理时易开裂，生产时要尽力避免与加严控制。 7）爆边、缺角：影响外观质量，同时，爆边、缺角也会引起应力集中，影响玻璃强度，钢化时易炸裂。8）水迹：玻璃清洗后，边部或表面的水未吹干，或后期进水形成水印，未及时清理钢化后形成水迹。 不严重时在自然光下较难看见，但镀膜后十分明显严重影响外观质量，特别是对镀膜的胶层质量、颜色影响较大。在生产中发现没有吹干的玻璃要立即擦干净。 9）发霉：发霉不严重可以用抛光的方法抛去，严重的发生片状脱落，在玻璃的表面形成凹凸不平的霉斑。发霉不仅影响玻璃的外观效果，还会引起膜层的脱落。应此要做好玻璃的储存防护工作。
玻璃基础知识 一、玻璃的定义与通性 1、玻璃的定义 玻璃是非晶固体的一个分支，玻璃由熔体过冷所得，并因粘度逐增大而具有固体机械性质的无定形物体。通常称之为“过冷液体”。 2、玻璃的通性 自然界中固体存在晶体和非晶体两种状态。所谓非晶态是以不同方法获得的以结构无序为主要特征的固体物质状态。玻璃态是非晶态固体的一种，玻璃中的原子不像晶体那样在空间作远程有序排列，而近似于液体，具有近程有序排列。玻璃像固体一样能保持一定的外形，而不像液体那样在自重作用下流动。玻璃态物质具有下列主要特征： （1）各向同性 玻璃态物质的点排列是无规则的，是统计均匀的，所以，玻璃中不存在内应力时，其理化学性质（如硬度、弹性模量、热膨胀系数、折射率、导电率等）在各方向上都是相同的。但当玻璃中存在应力时，结构均匀性就会遭到破坏，玻璃就会出现明显的光程差等。 （2）介稳性 所谓玻璃处于介稳状态，是因为玻璃是由熔体急剧冷却而得，由于在冷却过程中粘度急剧增大，质点来不及作形成晶体的有规则排列，系统的内能不是处于最低值，而是处于介稳状态；但尽管玻璃处于较高能态，由于常温下粘度很大，因而实际上不能自发转化为晶体；只有在一定的外界条件下，即必须克服物质由玻璃态转化为晶态的势垒，才能使玻璃析晶。因此，从热力学的观点看，玻璃态是不稳定的，但从动力学的观点看，它又是稳定的。因为它虽具有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向，但在常温下，转变为晶态的几率很小，所以说玻璃处于介稳状态。 （3）无固定熔点 玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区间进行的，它与结晶态物质不同，没有固定熔点。当物质由熔体向固体转化时，如果是结晶过程，在系统中必有新相生成，并且在结晶温度，许多性质等方面发生突变。但是，当物质由熔体向固态玻璃转化时，随着温度的逐渐降低，熔体的粘度逐渐增大，最后形成固态玻璃。此凝固过程是在较宽温度范围内完成的，始终没有新的晶体生成。从熔体向固态玻璃过渡的温度范围决定于玻璃的化学组成，一般波动在几十到几百度内。因此玻璃没有固定的熔点，而只有一个软化温度范围。在此范围
第8章 玻璃的光学性质 玻璃的光学性质是指玻璃的折射、反射、吸收和透射等性质。玻璃常用作透光材料，因此对其光学性质的研究在理论上和实践上都具有重要意义。 玻璃是一种高度透明的物质，可以通过调整成分、着色、光照、热处理、光化学反应以及涂膜等物理和化学方法，获得一系列重要光学性能，以满足各种光学材料对特定的光性能和理化性能的要求。 玻璃的光学性能涉及范围很广。本章仅 在可见光范围内（包括近紫外和近红外）讨论玻璃的折射率、色散、反射、吸收和透射（玻璃的着色和脱色在第9章中介绍）。 为了便于讨论玻璃的光学性质，先简略介绍光的本质。外来能源激发物质中的分子或原子，使分子或原子中的外层电子，由低能态跃迁到高能态，当电子跳回到原来状态时，吸收的能量便以光的形式对外产生辐射，此过程就叫发光。光是一种电磁波，具有一定的波长和频率，且以极高的速度在空 间传播（光速约为3×108 m/s ）。可见光、紫外线、红外线以及其他电磁辐射的波长频率范围见图8-1。 从图8-1中可看出，可见光在整个电磁波中只是很窄的一个波段（390~770nm ）。在这一狭窄的波段内，存在着各种不同的色光，包括红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光谱。常说的“白光”应该当作“全色光”来理解。棱镜把太阳光分解为七色颜色光的相应波段，每一波段人眼看来是单一的色，叫做单色光，但它不是单一的值，只不过人眼 区别颜色的能力有限，看不出单色复杂性而已。 8.1玻璃的折射率 当光照射到玻璃时，一般产生反射、透过和吸收。这三种基本性质与折射率有关。 玻璃的折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的降低（以真空中的光速为准）。如果用折射率来表示光速的降低，则： V C n / （8-1） 式中：n —玻璃的折射率 C —光在真空中的传播速度 V —光在玻璃中的传播速度 一般玻璃的折射率为1.5~1.75 频率/Hz 图8-1电磁波的频率和波长范围 波长/nm nm
玻璃基础知识 发布时间：2014-01-20 来源：首创期货点击量：435 第1章概述 1.1.1 玻璃的概念 玻璃，英文名称Glass，在中国古代亦称琉璃，日语汉字以硝子代表。是一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成为Na2O?CaO?6SiO2，主要成份是二氧化硅。 玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不会与生物起作用，因此用途非常广泛。玻璃一般不溶于酸（例外：氢氟酸与玻璃反应生成SiF4，从而导致玻璃的腐蚀），但溶于强碱，例如氢氧化铯。制造工艺是将各种配比好的原料经过融化，迅速冷却，各分子因为没有足够时间形成晶体而形成玻璃。玻璃在常温下是固体，它是一种易碎的东西，摩氏硬度6.5。 1.1.2 玻璃的历史 玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。公元前3700年前，古埃及人已经能制造出玻璃装饰品和简单的玻璃器皿。当时只有有色玻璃。公元前1000年前，中国制造出无色玻璃公元12世纪，出现了用于交换的商品玻璃，并开始成为工业材料。18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。1873年，比利时率先制造出平板玻璃。1906年，美国研制出平板玻璃引上机。1959年英国皮尔金顿玻璃公司向世界宣告平板玻璃的浮法成型工艺研制成功，这是对原来的有槽引上成型工艺的一次革命。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之一。 1.2玻璃的原料构成 玻璃原料比较复杂，按其作用可分为主要原料与辅助原料。主要原料构成玻璃的主体并确定玻璃的主要物理化学性质，辅助原料赋予玻璃特殊性质和给生产工艺带来方便。 1.2.1 玻璃的主要原料 1、硅砂或硼砂。硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼，它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体，决定了玻璃的主要性质，相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。 2、纯碱或芒硝。纯碱和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠，它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐，起了助熔作用，使玻璃易于成型。但如含量过多，将使玻璃热膨胀率增大，抗拉度下降。 3、石灰石、白云石、长石等。石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙，增强玻璃化学稳定性和机械强度，但含量过多使玻璃析晶和降低耐热性。白云石作为引入氧化镁的原料，能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。长石作为引入氧化铝的原料，它可以控制熔化温度，同时也可提高耐久性。此外，长石还可提供氧化钾成分，提高玻璃的热膨胀性能。 4、碎玻璃。一般来说，制造玻璃时不是全部用新原料，而是掺入15%——30%的碎玻璃，以降低玻璃熔化温度。 1.2.2 玻璃的辅助原料 1、脱色剂。原料中的杂质如铁的氧化物会给玻璃带来色泽，常用纯碱、碳酸钠、氧化钴、氧化镍等作脱色剂，它们在玻璃中呈现与原来颜色的补色，使玻璃变成无色。此外，还有与着色杂质能形成浅色化合物的减色剂，如碳酸钠能与氧化铁氧化成二氧化二铁，使玻璃由绿色变黄色。 2、着色剂。某些金属氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃着色。如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色，氧化锰能呈现紫色，氧化钴能呈现蓝色，氧化镍能呈现棕色，氧化铜和氧化铬能呈现绿色等。 3、澄清剂。澄清剂能降低玻璃熔液的粘度，使化学反应所产生的气泡，易于逸出而澄清。常用的澄清剂有白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等。 4、乳浊剂。乳浊剂能使玻璃变成乳白色半透明体。常用乳浊剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。它们能形成0.1——1.0μm的颗粒，悬浮于玻璃中，使玻璃乳浊化。 1.3玻璃的生产工艺及生产流程 1.3.1 玻璃的生产工艺 1、原料预加工。将块状原料（石英砂、纯碱、石灰石、长石等）粉碎，使潮湿原料干燥，将含铁原料进行除铁处理，以保证玻璃质量。 2、配合料制备。根据产品的不同，配合料的组成略有区别。例如普通浮法玻璃的配合料（按照1重量箱即50公斤计算），需要消耗石英砂33.55公斤、石灰石2.96公斤、白云石8.57公斤、纯碱11.39公斤、芒硝0.55公斤、长石3.45公斤、碳粉0.03公斤等。 3、熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温（1550-1600度）加热，使之形成均匀、无气泡并符合成型要求的液态玻璃。 4、成型。将液态玻璃加工成所要求形状的制品，如平板玻璃、各种器皿等。 5、热处理。通过退火、淬火等工艺，消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化，以及改变玻璃的结构状态。 浮法玻璃生产线流程图
非晶态结构与性质 内容提要 熔体和玻璃体是物质另外两种聚集状态。相对于晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有不规则性，至少在长距离范围结构具有无序性，因此，这类材料属于非晶态材料。从认识论角度看，本章将从晶体中质点的周期性规则形排列过渡到质点微观排列的非周期性、非规则性来认识非晶态材料的结构和性质。 熔体特指加热到较高温度才能液化的物质的液体，即较高熔点物质的液体。熔体快速冷却则变成玻璃体。因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质相近的两种聚集状态，这两种聚集状态的研究对理解无机材料的形成和性质有着重要的作用。 传统玻璃的整个生产过程就是熔体和玻璃体的转化过程。在其他无机材料（如陶瓷、耐火材料、水泥等）的生产过程中一般也都会出现一定数量的高温熔融相，常温下以玻璃相存在于各晶相之间，其含量及性质对这些材料的形成过程及制品性能都有重要影响。如水泥行业，高温液相的性质（如粘度、表面张力）常常决定水泥烧成的难易程度和质量好坏。陶瓷和耐火材料行业，它通常是强度和美观的有机结合，有时希望有较多的熔融相，而有时又希望熔融相含量较少，而更重要的是希望能控制熔体的粘度及表面张力等性质。所有这些愿望，都必须在充分认识熔体结构和性质及其结构与性质之间的关系之后才能实现。本章主要介绍熔体的结构及性质，玻璃的通性、玻璃的形成、玻璃的结构理论以及典型玻璃类型等内容，这些基本知识对控制无机材料的制造过程和改善无机材料性能具有重要的意义。 4.1 熔体的结构 一、对熔体的一般认识 自然界中，物质通常以气态、液态和固态三种聚集状态存在。这些物质状态在空间的有限部分则称为气体、液体和固体。固体又分为晶体和非晶体两种形式。晶体的结构特点是质点在三维空间作规则排列，即远程有序；非晶体包括用熔体过冷而得到的传统玻璃和用非熔融法（如气相沉积、真空蒸发和溅射、离子注入等）所获得的新型玻璃，也称无定形体，其结构特点是近程有序，远程无序。 习惯上把高熔点物质的液体称为熔体（指熔点温度以上，具有一定流动性的液体），所以对于硅酸盐来说，它的液体一般称之为熔体。 熔体或液体介于气体和晶体之间，高温时其结构状态接近气体，在低温时接近晶体。可从以下几个方面来说明通常所接触到的熔体，其结构更接近于晶体。 （一）通常的熔体是处于离熔点不远的状态
玻璃材料的种类及特性 玻璃的主要成分是二氧化硅，玻璃质地硬且脆，是一种无色的透明材料，并可添加各种成分制成茶色玻璃、淡墨色玻璃、钴蓝色玻璃等。 玻璃按主要成分分类： 玻璃按主要成分可以分为非氧化物玻璃和氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少，主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。氧化物玻璃通常按玻璃中二氧化硅以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量，又分为：1.石英玻璃 石英玻璃的二氧化硅含量大于99.5％，其热膨胀系数低、耐高温、化学稳定性好、透紫外光和红外光、熔制温度高、粘度大、成型较难。石英玻璃多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。 2.高硅氧玻璃 高硅氧玻璃的二氧化硅含量约96％，其性质与石英玻璃相似。 3.钠钙玻璃 钠钙玻璃以二氧化硅含量为主，还含有15％的氧化钠和16％的氧化钙，其成本低廉、易成型，适宜大规模生产，其产量占实用玻璃的90％。钠钙玻璃可用于生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。 4.铅硅酸盐玻璃 铅硅酸盐玻璃主要成分有二氧化硅和氧化铅，具有独特的高折射率和高体积电阻，与金属有良好的浸润性，可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿图（如图为JAZZ系列水晶餐具）、火石光学玻璃等 5.铝硅酸盐玻璃 铝硅酸盐玻璃以二氧化硅和氧化铝为主要成分，软化变形温度高，用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。 6.硼硅酸盐玻璃 又称耐热玻璃或硬质玻璃，以氧化硅和氧化钡为主要成分，具有良好的耐热性和化学稳定性，硼硅酸盐玻璃发明于1912年，其商标名为Pyrex。 它是第一种耐高温，有较好抗热冲击能力的玻璃材料（如图硼硅酸盐玻璃材料制作的玻璃珠宝）。硼硅酸盐玻璃可以用来制作咖啡壶、炉子、实验室用的玻璃器皿、吊灯（如图耐热玻璃制作的吊灯）及其它在高温环境中工作的设备。它抗酸和抗化学介质腐蚀的能力很强、热膨胀率很低，因此被用来制作天文望远镜的镜片和其它精密仪器。另外，硼硅酸盐玻璃还可以用作树脂的强化纤维。 7.磷酸盐玻璃 磷酸盐玻璃以五氧化二磷为主要成分，折射率低、色散低，用于光学仪器中。 玻璃的基本性能有如下几方面： (一)强度 玻璃抗拉强度较弱，抗压强度较强。玻璃和陶瓷一样，也是脆性材料。 (二)硬度 玻璃的硬度较高，比一般金属硬，不能用普通刀具进行切割。根据玻璃的硬度可以选择磨料、磨具和其它的加工方法。
玻璃的基本知识 玻璃简介 玻璃，中国古代亦称琉璃，是一种透明、强度及硬度颇高，表面平滑及不透气的物料。玻璃在化学上几乎完全呈惰性，亦不会与生物起作用，故此用途非常广泛。不过玻璃亦有容易碎成尖锐碎片的缺点，但这缺点可以透过加入其它物料，或以热处理改良。玻璃是一种非晶形固体。溶解的玻璃迅速冷却，各分子因为没有足够时间形成晶体而形成玻璃。例如若将原为晶体的砂糖以热力溶解，然后倒在冷冻的表面上，所产生成的糖块即为非晶形固体。制造普通玻璃的主要原料是：纯碱（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。生产时，把原料粉碎，按适当的比率混合后，放入玻璃窖中加强热。原料熔融后发生了比较复杂的物理变化和化学变化，最后得到Na2SiO3，CaSiO3和SiO2熔化化在一起形成的物质，其主要成分是SiO2，这种物质不是晶体，称作玻璃态物质。玻璃与晶体不同，没有一定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化。在软化状态时，玻璃可以被人工吹制成任何形状的制品。常用的玻璃瓶和玻璃杯等都是由普通玻璃制造的。 玻璃的化学组成不同，制造玻璃时的工艺(反应条件)不同，都会影响玻璃的性能和用途。 在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。对可见光透明是玻璃最大的特点。一般的玻璃因为制造时加进了碳酸钠，所以对波长短于400纳米的紫外线并不透明。若果要让紫外线穿透，玻璃必须以纯正的二氧化硅制造。这种玻璃成本较高，一般被称为石英玻璃。常见的玻璃通常亦会加入其它成份。例如看起来十分闪烁曜眼的水晶玻璃（Lead glass)，是在玻璃内加入铅,令玻璃的折射指数增加，产生更为眩目的折射。至于派来克斯玻璃(Pyrex)，则是加入了硼，以改变玻璃的热及电性质。加入钡亦可增加折射指数。制造光学镜头的玻璃则是加入钍的氧化物来大幅增加折射指数。倘若要玻璃吸收红外线，可以加入铁。例如放映机内便有这种隔热的玻璃。玻璃加入铈则会吸收紫外线。在玻璃中加入各种金属和金属氧化物亦可以改变玻璃的颜色。例如少量锰可以改变玻璃内因铁造成的淡绿色。多一点锰则可以造成淡紫色的玻璃。硒亦有类似的效果。少量钴可以造成蓝色的玻璃。锡的氧化物及砷氧化物可造成不透明的白色玻璃。这种玻璃好像是白色的陶瓷。铜的氧化物会造成青绿色的玻璃。以金属铜则会造成深红色、不透明的玻璃，看起来好像是红宝石。镍可以造成蓝色、深紫色、甚至是黑色的玻璃。钛则可以造成棕黄色。微量的金(约0.001%)造成的玻璃是非常鲜明，像是红宝石的颜色。铀(0.1 至2%)造成的玻璃是萤火黄或绿色。银化合物可以造成橙色至黄色的玻璃。改变玻璃的温度亦会改变这些化合物造成的颜色，但当中的化学原理相当复杂，至今仍然未被完全明解。 有时在火山溶岩中会出现天然的玻璃，称黑曜石或火山玻璃。黑曜石可以用来造成简单的尖刀。 玻璃的历史 人类相信自石器时代即已使用天然的火山玻璃。古埃及在公元前二千年左右已有记载使用玻璃作器皿。公元前200年，巴比伦发明了玻璃吹管制玻离的方法，接着这个方法传入罗马，欧洲在公元一世纪左右罗马的波特兰瓶即是玻璃浮雕作品。到了十一世纪，德国发明制造平面玻璃的技术。先把玻璃吹成球状，然后造成圆筒型。在玻璃仍热时切开，然后摊平。这种技术在十三世纪的威尼斯得到了进一步改良。十四世纪欧洲的玻璃制造中心是威尼斯，很多以玻璃造成的餐具、器皿等都是由威尼斯制作。日后欧洲很多玻璃工匠都是师承威尼斯。1827年发明的玻璃压印机器，开展了大规模生产廉价玻璃器具的道路。