异军突起的微晶玻璃

异军突起的微晶玻璃

微晶玻璃是一种我国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃陶瓷。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。以至它的硬度高，抗弯强度是普通玻璃的7～12倍；耐高温性能好，软化温度高达1000℃，即使达到900℃高温，突然投入水中也不会炸裂；膨胀系数可以调节，甚至可使其膨胀系数为零；电性能优异，还可以用来制作雕刻艺术品，在它身上打出成千上万个微孔也不是一件难事。所以，微晶玻璃在生产中有许多独特的应用。

我国是为数不多的能制造大型微晶玻璃凹镜的国家之一，早在1978年，我国科学家就用超低膨胀系数微晶玻璃制成了凹镜直径为2．2米的反射式望远镜，安装在了北京天文台。这种超低膨胀系数的微晶玻璃也是厨房用具、热工仪表、医学和建筑等原材料的热门首选，用它制成的餐具或烧锅，急冷急热都不用担心炸裂。由于它强度、硬度高，耐磨性好，也常用来制作钟表和精密仪器中的轴承，代替贵重的红宝石。

现在，我们做一个微晶玻璃与天然石材的对比实验。我们把墨水分别倒在大理石和微晶玻璃上，稍等片刻，微晶玻璃上的墨汁可以轻易的擦掉，而大理石上的墨迹却留了下来。这是为什么呢？大理石、花岗岩等天然石材表面粗糙，可以藏污纳垢，微晶玻璃就没有这种问题。大家都知道，大理石的主要成分是碳酸钙，用它做成建筑物，很容易与空气中的水和二氧化碳发生化学反应，这就是大理石建筑物日久变色的原因，而微晶玻璃几乎不与空气发生反应，所以可以历久长新。

专家介绍说，这项发明的突破点主要有两个，分别是原料的配比和工艺的设计。其中，工艺的设计是技术的关键。置备微晶玻璃首先要把原材料按照比例配好，放到窑炉里烧熔，等全部融化之后，把熔液倒在冰冷的铁板上，这叫做淬火，淬火之后，原料已经变成了一块晶莹的玻璃，这一步是烧结的过程。现在，我们把玻璃捣碎，装入模具，抹平，再次放入窑炉，这次煅烧使它的原子排列规则化，是从普通玻璃到微晶玻琉的过程。

说起微晶玻璃的发明，还真是不一般呢？不信，你听听：

上世纪50年代初，在世界上鼎鼎大名的玻璃大亨美国康宁玻璃公司抽调一批精干的科研人员，组成了研究发展中心，去开发新型玻璃。著名化学家斯托凯在该中心负责研制含微量银的感光玻璃，就是一种能感光显色的新型玻璃。这种玻璃经紫外线照射感光后，再经热处理，就能显示出美丽的影像，色泽鲜艳，且永不褪色，为当时的人们所喜爱。

一天，斯托凯正在实验室做热处理试验。按工艺规程要求，热处理时加热温度应为玻璃软化温度以下50℃～100℃，保温时间为1～2小时。斯托凯把一块玻璃放入自动控制温度的电炉中，将温度控制仪上的加热温度调整为600℃。斯托凯一切准备就绪，他关上炉门，接通电源，电炉开始升温。

就在他将电源接通后，传来一阵急促的电话铃声，原来是通知他立即去开会。按照实验室规定，电炉在加热时工作人员不能离开岗位，但糊涂的斯托凯想，反正有温度控制仪，就明知故犯地离开实验室去开会了。当他重返实验室时，不禁大吃一惊，温度自动控制仪失灵，炉内温度早已升到900℃。在他的头脑中闪现了一个糟糕透顶的结果：实验失败，甚至熔融玻璃会粘住炉膛，损坏电阻丝，严重的后果也会带走他来之不易的工作。

就在斯托凯追悔莫及中打开了炉门，他的眼球再一次放大了一倍：玻璃没有熔融，还是好好的直挺挺地躺在那里，不过可惜的是面目已全非，样子就像不透明的瓷砖，用钳子夹起来不是软绵绵的而是硬邦邦的，敲打起来还会发出像金属那样的声音。这块玻璃究竟发生了什么变化？斯托凯将这块浴火重生的玻璃放到了显微镜下，观察到：这块玻璃中析出了大量的微小晶体，这块玻璃是由微小晶体组成的，便命名为微晶玻璃。由于这种微晶玻璃具有与陶瓷相似的结构，所以又称为“玻璃陶瓷”。

一般的废渣土中都含有制作微晶玻璃的大多数成分，我们通过电脑检测，确定现有原料的化学组成，添加所缺部分，大大降低了成本。微晶玻璃利用废渣、废土做原材料，有利于环境治理，可以变废为宝，与各地环保工作同步进行。

低膨胀系数的微晶玻璃可用于激光导航陀螺、光学望远镜等重要科技领域，我国目前生产激光导航陀螺所用微晶玻璃基本依赖进口，我国厦门航空工业有限公司研制出可适用激光导航陀螺的微晶玻璃，质量可与德国等进口玻璃相媲美。

微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等，是具有发展前途的21世纪的新型材料。

前面我们已经说了种种微晶玻璃的秒用，可是由于他的耐高温性，使它被广泛应用于航天事业和国防科技中。我们知道，导弹作为一种命中率极高、杀伤力很大的现代化武器，其头部装有一个由敏感系统、测量系统、控制系统、执行机构等电子装置组成的制导系统，它可以精确地控制和修正导弹的飞行方向。由于导弹在大气中高速飞行，其头部与空气摩擦产生了大量的热量，使导弹弹头温度相当高，所以在导弹的头部需要安装一个流线型防护罩，用以保护装在其内的制导系统。微晶玻璃具有良好的成型性，容易加工成尺寸精确、材质均匀的零件，用它做的防护罩既能让微波信号透过，又抗高温，保证其内部的电子装置在导弹高速飞行时能正常工作。而且它比重小，抗弯强度高，在短时间内可经受1200℃的高温考验。用它制作的防护罩，在导弹高速飞行时还可以辐射大量的热量，从而降低工作温度。所以用微晶玻璃做防护罩在合适不过了。

微晶玻璃还可以用作火箭、人造卫星和航天飞机的结构材料，在机械工业上可用来制造滚动轴承、汽轮机叶片、高速切削刀具、热交换器、化工用泵和管道以及其他要求耐磨、耐蚀、耐热的机械零件。