玻璃簡介與發(fā)展現(xiàn)狀課件

自清潔玻璃的研究

所謂自清潔玻璃,是指普通玻璃在經過特殊的物理化學方法處理后,其表面產生獨特的物理化學特性,從而使璃不再通過傳統(tǒng)的人工擦洗方法而在自然雨水的沖刷下達到清潔一新的狀態(tài)。自清潔玻璃按親水性分類可分為超親水性自清潔玻璃和超疏水性自清潔玻璃。1、超親水性自清潔玻璃具有超親水性的自清潔玻璃從材質方面看來一般都是無機材料組成的膜,如:TiO2、SnO2等。但目前已經投入使用和研究開發(fā)的自清潔玻璃的表面功能膜材料主要是TiO2以及TiO2與其他金屬、金屬氧化物或其他元素摻雜的復合物。超親水性自清潔玻璃的自清潔功能表現(xiàn)為兩方面:一是靠其表面對水的親和性,使水的液滴在玻璃材料表面上的接觸角趨于零。當水接觸到玻璃材料時,迅速在其表面鋪展,形成均勻的水膜,表現(xiàn)出超親水的性質,通過均勻水膜的重力下落帶走污漬,通過該方式將可以去處大部分有機或無機污漬。1.1化學氣相沉積法化學氣相沉積法實質上是把含有構成薄膜元素的一種或幾種化合物的單質或氣體供給基板,借助氣相反應,在基片表面上反應生成薄膜的方法。按反應方式,它分為兩種形式:一種是熱分解反應沉積,利用化合物受熱分解的性質,在基片表面得到TiO2固態(tài)膜。另一種是化學反應沉積,通過兩種或兩種以上氣體物質在加熱的基片表面進行化學反應而沉積成TiO2固態(tài)膜?；瘜W氣相沉積法的優(yōu)點有以下兩點:一是制備的膜純度高,致密性好,容易形成良好的結晶材料。在沉積反應過程中,通過改變或調整參加化學反應的組成,就能方便地控制沉積物的成分和特征,制得各種不同的功能的薄膜和材料。二是一旦工藝控制參數確定,可以規(guī)?；B續(xù)生產,工藝上易于控制,產品質量穩(wěn)定。但化學氣相沉積法也有個缺點,設備要求高,成本高,導致生產成本高。1.2溶膠-凝膠高溫燒結法溶膠2凝膠高溫燒結法是目前已經產業(yè)化和自清潔效果(尤其是光催化效果)最為有效的自清潔玻璃生產的方法。該方法從溶液出發(fā),經過溶液的溶膠化、凝膠化后,在低溫條件下制備出納米薄膜,然后對玻璃進行鍍膜與鋼化得到自清潔玻璃。一般采用溶膠-凝膠法制備納米TiO2膜的順序為:先由含鈦化合物溶液制備TiO2溶膠,然后將溶膠涂布于玻璃表面,在玻璃表面TiO2的溶膠經過自然揮發(fā)或熱處理進行凝膠,并在玻璃表面固化成型。一般溶膠-凝膠法得到的納米TiO2都是銳鈦型,所以其光催化效率最高。而經過干燥或鋼化處理的玻璃膜由于其中有機物的氣化揮發(fā)使膜表面呈多孔狀態(tài),光催化效率更好。溶膠-凝膠燒結法作為一種自清潔玻璃的制備方法,其優(yōu)點是:低溫也可以得到自清潔玻璃,通過調整原料溶液的組成、PH值、反應溫度和干燥時間等因素可以容易調整材料的微孔徑大小及分布和結晶體在材料內的排列狀況,得到理想的膜材料。但是,溶膠-凝膠燒結法在規(guī)?；a中可能出現(xiàn)涂布不均的情況,而且凝膠的制備的熱處理參數的控制對凝膠的性質影響太大。1、3磁控濺射法磁控濺射法是薄膜物理氣相沉積(PVD)的一種方法,是與化學氣相沉積相聯(lián)系又截然不同的一類薄膜沉積技術。在環(huán)狀磁場控制下的輝光放電條件下,利用氣體放電產生的正離子,在電場作用下加速成為高能粒子,撞擊固體膜層材料的表面,進行能量和動量交換后,膜層材料的原子或分子在轟擊下離開表面并沿著一定的方向濺射向襯底,從而實現(xiàn)在襯底上薄膜的沉積。2超疏水性自清潔玻璃通常,有機自清潔玻璃都是超疏水的,利用超疏水技術使得玻璃表面產生超疏水和超疏油的特殊表面,使處在玻璃表面的水無法吸附在玻璃表面而變?yōu)榍驙钏闈L走,親水性污漬和親油性污漬無法粘附于玻璃表面,從而保證了玻璃的自清潔。疏水自清潔玻璃大多模仿荷葉的自清潔效果,在玻璃表面鍍一層疏水膜制備而成的。這種疏水膜可以是超疏水的有機高分子氟化物、硅化物和其他高分子膜,也可以是具有一定粗糙度的無機金屬氧化物膜。3自清潔玻璃的應用領域及今后發(fā)展方向自清潔玻璃的研發(fā)和制備對發(fā)展新的生態(tài)建筑材料和環(huán)境協(xié)調型材料,保護環(huán)境和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,這類新型功能材料的使用面極廣,具有廣闊的發(fā)展和應用前景,可廣泛應用在與人們生活環(huán)境相關的玻璃和玻璃制品上。其在紫外光照射下能夠降解有機物,具有殺菌的效果,可以用于醫(yī)院手術儀器、廚房玻璃等;其超親水性使空氣中的水蒸氣不會凝結在玻璃表面,可以用于汽車擋風玻璃及后視鏡,浴室鏡子,眼睛鏡片,儀器儀表玻璃等;其自清潔性能使其廣泛用于玻璃幕墻、門窗玻璃、天窗玻璃、家電玻璃、燈具燈罩玻璃等。

建筑材料—玻璃一種較為透明的固體物質，在熔融時形成連續(xù)網絡結構，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結晶的硅酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學氧化物的組成

(Na2O·CaO·6SiO2),主要成份是二氧化硅。廣泛應用于建筑物，用來隔風透光，屬于混合物。1、普通平板玻璃2、中空玻璃3、鋼化玻璃4、夾層玻璃5、磨砂玻璃6、防彈玻璃7、噴砂玻璃8、熱彎玻璃9、壓花玻璃10、玻璃紙11、夾絲玻璃12、玻璃磚普通平板玻璃亦稱窗玻璃。平板玻璃具有透光、隔熱、隔聲、耐磨、耐氣候變化的性能，有的還有保溫、吸熱、防輻射等特征?！駪茫鸿偳督ㄖ锏拈T窗、室內屏風、畫框表面、墻面、室內裝飾、室內大面積隔斷、欄桿等裝修項目等。

●好的平板玻璃制品應具有以下特點：

1）是無色透明的或稍帶淡綠色

2）玻璃的薄厚應均勻，尺寸應規(guī)范

3）沒有或少有氣泡、結石和波筋、劃痕等疵點。

用戶在選購玻璃時，可以先把兩塊玻璃平放在一起，使相互吻合，揭開來時，若使很大的力氣，則說明玻璃很平整。

●特點：

1）安全性。當玻璃被外力破壞時，碎片成類似蜂窩狀的碎小鈍角顆粒，減少對人體的傷害。

2）高強度。同等厚度的鋼化玻璃抗沖擊強度是普通玻璃的3～5倍，抗彎強度是普通玻璃的3～5倍。

3)熱穩(wěn)定性。鋼化玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性，能承受的溫差是普通玻璃的3倍，

可承受200℃的溫差變化。

噴砂玻璃是以水混合金剛砂,高壓噴射在玻璃表面,以此對其打磨的一種工藝。這種工藝使平面玻璃的表面造成侵蝕，從而形成半透明的霧面效果，具有一種朦朧的美感。性能上基本上與磨砂玻璃相似，不同的是改磨砂為噴砂?！駪茫菏覂雀魯?、裝飾、屏風、浴室、家具、門窗等處，讓生活更美妙有情調。

壓花玻璃又稱花紋玻璃或滾花玻璃，是采用壓延方法制造的一種平板玻璃?！駪茫簤夯úＡЬ哂型腹獠煌该鞯奶攸c，可使光線柔和，并具有陷私的屏護作用和一定的裝飾效果。壓花玻璃適用于建筑的室內間隔，衛(wèi)生間門窗及需要要又需要阻斷視線的各種場合。

夾絲玻璃別稱防碎玻璃。它是將普通平板玻璃加熱到紅熱軟化狀態(tài)時，再將預熱處理過的鐵絲或鐵絲網壓入玻璃中間而制成?！駪茫簥A絲玻璃主要用于屋頂天窗、陽臺窗;也可以使用于天窗、屋頂、室內隔斷和其他易造成碎片傷人的場合;還適用于防震的場合?！裉攸c：

1）防火性。夾絲玻璃即使玻璃被打碎，線或網也能支住碎片，很難崩落和破碎。即使火焰穿破的時候，可遮擋火焰和火粉末的侵入，有防止從開口處擴散延燒的效果。

2）安全性。夾絲玻璃能防止碎片飛散。即使遇到地震、暴風、沖擊等使玻璃破碎時，碎片也很難飛散，所以與普通玻璃相比，不能造成碎片飛散傷人。

3）防盜性。夾絲玻璃即使破碎，仍有金屬線網在起作用，所以小偷不可能。輕易進行偷盜。

中空玻璃是由兩層或多層平板玻璃構成。四周用高強高氣密性復合粘結劑，將兩片或多片玻璃與密封條、玻璃條粘接、密封。中間充入干燥氣體，框內充以干燥劑，以保證玻璃片間空氣的干燥度。●應用：中空玻璃主要用于需要采暖、空調、防止噪音或結露以及需要無直射陽光和特殊光的建筑物上。廣泛應用于住宅、飯店、賓館、辦公樓、學校、醫(yī)院、商店等需要室內空調的場合。也可用于火車、汽車、輪船、冷凍柜的門窗等處。

●特點：

具有良好的保溫、隔熱、隔聲等性能。如在玻璃之間充以各種漫射光材料或電介質等，則可獲得更好的聲控、光控、隔熱等效果。根據用途不同，中空玻璃可用透明或著色、鋼化、夾層、熱彎、壓花、鍍膜等玻璃作為原片，也可在空氣層中放置能調節(jié)透光強度的百葉窗，使產品具有各種不同的功能。中空玻璃還可通過增加空氣層數制成多層中空玻璃或充填特種惰性氣體來滿足更高的隔音、隔熱要求。

夾層玻璃一般由兩片普通平板玻璃(也可以是鋼化玻璃或其他特殊玻璃)和玻璃之間的有機膠合層構成。當受到破壞時，碎片仍粘附在膠層上，避免了碎片飛濺對人體的傷害。●應用：使用了夾層玻璃能阻隔聲波，維持安靜、舒適的辦公環(huán)境。其特有的過濾紫外線功能，既保護了人們的皮膚健康，又可使家中的貴重家具、陳列品等擺脫褪色的厄運。防彈玻璃是由玻璃（或有機玻璃）和優(yōu)質工程塑料經特殊加工得到的一種復合型材料，它通常是透明的材料。它具有普通玻璃的外觀和傳送光的行為，對小型武器的射擊提供一定的保護?！駪茫弘S著建筑、汽車、裝飾裝修、家具、信息產業(yè)技術等行業(yè)的發(fā)展和人們對生活空間環(huán)境要求的提高，防彈玻璃得到廣泛應用。

熱彎玻璃由優(yōu)質平板玻璃加熱軟化在模具中成型，再經退火制成的曲面玻璃。樣式美觀，線條流暢，在一些高級裝修中出現(xiàn)的頻率越來越高?！駪茫航ㄖ釓澆Ａе饕糜诮ㄖ韧庋b飾、采光頂、觀光電梯、拱形走廊等。民用熱彎玻璃主要用作玻璃家俱、玻璃水族館、玻璃洗手盆、玻璃柜臺、玻璃裝飾品等。適用于魚缸.餐臺.陽臺.手機柜臺.化妝品柜臺.熱彎電視柜,門、窗、頂棚、幕墻等不同形狀的特殊要求。玻璃磚是用透明或顏色玻璃制成的塊狀、空心的玻璃制品或塊狀表面施釉的制品。其品種主要有玻璃空心磚、玻璃飾面磚及玻璃錦磚（馬賽克）等。●應用：玻璃磚多應用于外門。由于玻璃磚裝飾效果高貴典雅、富麗堂皇在墻面、門板裝飾、燈墻、嵌燈的很多設計中都可以變化出新。但由于單價較高，應用時可以與其他飾材混用作為點綴，營造良好的采光變化效果。

●特點：

1）玻璃磚具有良好的耐火和防火性能。

2）玻璃磚引光，允許日光進入，節(jié)約電能。3)保溫性和隔聲性較好，每一塊玻璃磚都是部分中空的，能夠隔絕外部的熱量、火焰和噪聲。

4)磚強度高、耐久性好，能經受住風的襲擊，不需要額外的維護結構就能保障安全性。

玻璃紙是一種是以棉漿、木漿等天然纖維為原料，用膠黏法制成的薄膜?！駪茫翰ＡЪ垜糜谏唐返膬纫r紙和裝飾性包裝用紙?！裉攸c：玻璃紙具有防潮、不透水、不透氣、可熱封等性能，對商品起到良好保護作用。與普通塑料膜比較，它有不帶靜電、防塵、扭結性好等優(yōu)點。根據紙膜的性能不同，具有不同的性能。絕大部分起隔熱、防紅外線、防紫外線、防爆等作用。1）各向同性：均質玻璃在各個方向的性質如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數等性能相同。2）介穩(wěn)性：當熔體冷卻成玻璃體時，它能在較低溫度下保留高溫時的結構而不變化。3）可逆漸變性：熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉化是可逆和漸變的。4）連續(xù)性：熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉變時物理化學性質隨溫度變化是連續(xù)的。

?法國盧浮宮玻璃金字?英國水晶宮?塔哈利法塔?香港中銀大廈

貝聿銘設計建造的玻璃金字塔，高二十一米，底寬三十米，聳立在庭院中央。它的四個側面由六百七十三塊菱形玻璃拼組而成?？偲矫婷娣e約有二千平方米。塔身總重量為二百噸，其中玻璃凈重一百零五噸，金屬支架僅有九十五噸。換言之，支架的負荷超過了它自身的重量。因此行家們認為，這座玻璃金字塔不僅是體現(xiàn)現(xiàn)代藝術風格的佳作，也是運用現(xiàn)代科學技術的獨特嘗試。在這座大型玻璃金字塔的南北東三面還有三座五米高的小玻璃金字塔作點綴，與七個三角形噴水池匯成平面與立體幾何圖形的奇特美景。人們不但不再指責他，而且稱“盧浮宮院內飛來了一顆巨大的寶石”。盧浮宮玻璃金字塔的設計主要應用了玻璃的光學特性，玻璃金字塔的設計不僅僅是盧浮宮院內的一個景觀寶石，更為盧浮宮平添了無限光芒。

水晶宮是一個以鋼鐵為骨架、玻璃為主要建材的建筑，是十九世紀的英國建筑奇觀之一，也是工業(yè)革命時代的重要象征物。它原先是世界博覽會首次于1851年在倫敦舉行時的展示館，這場世界博覽會的正式名稱為萬國工業(yè)博覽會，一直到1936年以前曾經吸引過無數的社會各種階級的游客前來參觀。水晶宮的設計者，曾試圖找尋強韌、耐久、形式又簡單的建筑物和并希望伴隨著快速的建造進度，約瑟夫．帕克斯頓在這一點使博覽會的籌辦人如愿以償，從1850年8月至隔年5月，這棟建筑使用了面積九十萬平方英尺、相當于八萬四千平方公尺的玻璃（或是八個半的標準足球場地）。而另一個主要建材是鐵，包括鐵柱三千三百根，鐵梁兩千三百條，占地面積七萬四千平方公尺，寬度與長度分別約為408英尺、1851英尺（相當于125公尺、564公尺），高三層樓。

哈利法塔原名迪拜塔，是位于阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜的一棟已經建成的摩天大樓，有160層，總高828米，比臺北101足足高出320米。迪拜塔由韓國三星公司負責營造，2004年9月21日開始動工，2010年1月4日竣工啟用，同時正式更名哈利法塔。哈利法塔不但高度驚人，連建筑物料和設備也“份量十足”。哈利法塔總共使用33萬立方米混凝土、3.9萬公噸鋼材及14.2萬平方米玻璃。迪拜塔是當今世界的第一高樓，遠遠超過了之前的世界第一臺北101大廈（509米）。臺北101大廈為鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土自重大的特點無疑限制了建筑向更高的方向發(fā)展，而迪拜塔，可以從其采用的主要材料看出，玻璃占了很大的分量，玻璃與鋼筋混凝土相比，自重輕，又可以增加建筑的空間通透感，為建筑向上發(fā)展提供了良好的條件。

香港中國銀行大廈，由貝聿銘建筑師事務所設計，