玻璃完整分享

3.1玻璃3.1.1玻璃的結(jié)構(gòu)學說玻璃的結(jié)構(gòu)：是指玻璃中質(zhì)點在空間的幾何配置、有序程度以及彼此間的結(jié)合狀態(tài)。玻璃結(jié)構(gòu)特點：近程有序，遠程無序。不同科學家對玻璃的認識玻璃結(jié)構(gòu)研究的歷史不同科學家對玻璃的認識：門捷列夫：玻璃是一個無定形物質(zhì)，沒有固定化學組成，與合金類似。

Sockman

：玻璃的結(jié)構(gòu)單元是具有一定的化學組成的分子聚合體。Tamman

：玻璃是一種過冷液體。兩個很重要的學說：

無規(guī)則網(wǎng)絡學說

微晶學說(一)、微晶學說（在前蘇聯(lián)較流行)1、實驗：(1)1921年列別捷夫在研究硅酸鹽玻璃時發(fā)現(xiàn)，玻璃加熱到573℃時其折射率發(fā)生急劇變化，而石英正好在573℃發(fā)生α

β

型的轉(zhuǎn)變。在此基礎上他提出玻璃是高分散的微晶的集合體，后經(jīng)瓦連柯夫等人逐步完善。上述現(xiàn)象對不同玻璃，有一定普遍性。400—600℃為玻璃的Tg、Tf溫度。

(2)研究鈉硅二元玻璃的x－射線散射強度曲線：1、未加熱2、618℃保溫1小時3、800℃保溫10分鐘(670℃保溫20小時)27Na2O－73SiO2的x射線散射強度曲線

第一峰：是石英玻璃衍射的主峰與晶體石英特征峰一致。

第二峰：是Na2O-SiO2玻璃的衍射主峰與偏硅酸鈉晶體的特征峰一致。在鈉硅玻璃中，上述兩個峰均同時出現(xiàn)。

SiO2的含量增加，第一峰明顯，第二峰減弱；

Na2O含量增加，第二峰強度增加。

鈉硅玻璃中同時存在方石英晶子和偏硅酸鈉微晶，而且隨成分和制備條件而變。提高溫度或保溫時間延長衍射主峰清晰，強度增大，說明微晶長大。但玻璃中方石英晶子與方石英晶體相比有變形。結(jié)論2、要點：玻璃由無數(shù)的“微晶”組成。所謂“微晶”不同于一般微晶，而是帶有晶格變形的有序區(qū)域，它分散于無定形的介質(zhì)中，并且“微晶”到介質(zhì)的過渡是逐漸完成的，兩者之間無明顯界線。3、意義及評價：第一次揭示了玻璃的微不均勻性，描述了玻璃結(jié)構(gòu)近程有序的特點。4、不足之處：微晶尺寸太小，無法用x－射線檢測，微晶的含量、組成也無法得知。

1、實驗

瓦倫對玻璃的x－衍射圖(二)、無規(guī)則網(wǎng)絡學說（Zachariasen）說明：a.由于石英玻璃和方石英的特征譜線重合，瓦倫認為石英玻璃和方石英中原子間距大致一致。峰值的存在并不說明晶體的存在。計算晶體的尺寸：7.7A0，方石英晶胞的尺寸：7.0A0

b：石英玻璃中沒有象硅膠一樣的小角度衍射，從而說明是一種密實體，結(jié)構(gòu)中沒有不連續(xù)的離子或空隙。(此結(jié)構(gòu)與微晶假說的微不均勻性相矛盾。)

(2)用傅利葉分析法，畫出石英玻璃的徑向分布曲線

第一峰：第二峰：第三峰：第四峰：第五峰：可推測Si－O－Si的鍵角為1440。峰的位置：表示原子的間距；峰的面積：表示配位數(shù)石英玻璃的徑向分布曲線0123456710.0008.0006.0004.0002.000

Km4

r2

(r)Si-SiO-OSi-OSi-SiO-O實驗表明：玻璃物質(zhì)主要部分不可能以方石英晶體的形式存在，而每個原子的周圍原子配位對玻璃和方石英來說都是一樣的。2、學說要點：

(1)形成玻璃的物質(zhì)與相應的晶體類似，形成相似的三維空間網(wǎng)絡。

(2)這種網(wǎng)絡是由離子多面體通過橋氧相連，向三維空間無規(guī)律的發(fā)展而構(gòu)筑起來的。

(3)電荷高的網(wǎng)絡形成離子位于多面體中心，半徑大的變性離子，在網(wǎng)絡空隙中統(tǒng)計分布，對于每一個變價離子則有一定的配位數(shù)。

(4)氧化物要形成玻璃必須具備四個條件：

A、每個O最多與兩個網(wǎng)絡形成離子相連。

B、多面體中陽離子的配位數(shù)≤4。

C、多面體共點而不共棱或共面。

D、多面體至少有3個角與其它相鄰多面體共用。

3、評價

(1)

說明玻璃結(jié)構(gòu)宏觀上是均勻的。解釋了結(jié)構(gòu)上是遠程無序的，揭示了玻璃各向同性等性質(zhì)。(2)

不足之處：對分相研究不利，不能完滿解釋玻璃的微觀不均勻性和分相現(xiàn)象。綜述：兩種假說各具優(yōu)缺點，兩種觀點正在逐步靠近。統(tǒng)一的看法是——玻璃是具有近程有序、遠程無序結(jié)構(gòu)特點的無定形物質(zhì)。

微晶假說著重于玻璃結(jié)構(gòu)的微不均勻和有序性。

無規(guī)則網(wǎng)絡學說著重于玻璃結(jié)構(gòu)的無序、連續(xù)、均勻和統(tǒng)計性。它們各自能解釋玻璃的一些性質(zhì)變化規(guī)律。3.1.2玻璃的分類玻璃是以石英砂、純堿、石灰石等無機氧化物為主要原料，與某些輔助性原料經(jīng)高溫熔融，成型后經(jīng)過冷卻而成的固體。與陶瓷不同的是，它是無定形非結(jié)晶體的均質(zhì)同向性材料。玻璃的品種很多，可以按化學組成、制品結(jié)構(gòu)與性能來分類。

(一)按玻璃的化學組成分類

1.鈉玻璃

鈉鈣硅酸鹽玻璃。鈉鈣硅酸鹽玻璃，簡稱鈉鈣玻璃，又稱普通玻璃。主要成分為SiO2,Na2O和CaO。它熔點低，易于熔制，由于含雜質(zhì)較多，玻璃常帶有綠色。與其他玻璃相比，鈉鈣玻璃的力學性質(zhì)、熱物理性質(zhì)、光學性質(zhì)及化學穩(wěn)定性均較差。主要用于制造普通建筑玻璃和日用玻璃制品等。2.鉀玻璃

鉀鈣硅酸鹽玻璃。鉀鈣硅酸鹽玻璃，簡稱鉀鈣玻璃或鉀玻璃，是以K2O代替部分Na2O并提高SiO2的含量而制成。其折射率高于鈉鈣玻璃，質(zhì)硬并有光澤，故稱為硬玻璃，其他性質(zhì)也優(yōu)于鈉鈣玻璃。主要用于制造化學儀器和用具，以及高級玻璃制品等。3.鋁鎂玻璃

鋁鎂硅酸鹽玻璃。簡稱鋁鎂玻璃，是降低鈉鈣玻璃中的Na2O和CaO含量，引入MgO,并以Al2O3代替部分SiO2而制成。它軟化點低，析晶傾向弱，力學性質(zhì)、化學性質(zhì)及化學穩(wěn)定性均有提高，主要用于制造高級玻璃。4.鉛玻璃

鉀鉛硅酸鹽玻璃。鉀鉛硅酸鹽玻璃，簡稱鉀鉛玻璃，俗稱鉛玻璃，又稱鉛晶質(zhì)玻璃或水晶玻璃。鉛玻璃主要由PbO，K2O和少量SiO2組成。具有高折射率、高透明度，光澤晶瑩，質(zhì)軟易加工，化學穩(wěn)定性好。主要用于制造光學儀器、高級器皿和裝飾制品等。

5.硼硅玻璃

硼酸鹽玻璃又稱耐熱玻璃，主要成分為SiO2，B2O3和Na2O。具有較好的光澤和透明度，良好的耐熱性及較好的力學性能和化學穩(wěn)定性。主要用于制造光學儀器、化學儀器與器皿以及耐熱玻璃等。

6.石英玻璃

石英玻璃是由純SiO2制成，具有很好的力學性質(zhì)和熱物理性質(zhì)以及良好的光學性質(zhì)和化學穩(wěn)定性，并能透過紫外線。主要用于制造耐高溫儀器、殺菌燈等特殊用途的儀器與設備。玻璃按化學組成分為哪幾類，各有何特點？

(二)按制品結(jié)構(gòu)與性能分類

1.平板玻璃

(1)普通平板玻璃：包括普通平板玻璃和浮法玻璃。

(2)鋼化玻璃。

(3)表面加工平板玻璃：包括磨光玻璃、磨砂玻璃、噴砂玻璃、磨花玻璃、壓花玻璃、冰花玻璃、蝕刻玻璃等。

(4)摻入特殊萬分的平板玻璃：包括彩色玻璃、吸熱玻璃、光致變色玻璃、太陽能玻璃等。

(5)夾物平板玻璃：包括夾絲玻璃、夾層玻璃、電熱玻璃等。

復層平板玻璃：普通鏡面玻璃、鍍膜熱反射玻璃、鐳射玻璃、釉面玻璃、涂層玻璃、覆膜(覆玻璃貼膜)玻璃等。

2.玻璃制成品

(1)平板玻璃制品：包括中空玻璃、玻璃磨花、雕花、彩繪、彎制等制品及幕墻、門窗制品。

(2)不透明玻璃制品和異型玻璃制品：包括玻璃錦磚(馬賽克)、玻璃實心磚、玻璃空心磚、水晶玻璃制品、玻璃微珠制品、玻璃雕塑等。

(3)玻璃絕熱、隔音材料：包括泡沫玻璃和玻璃纖維制品等。

吹制防爆燈罩2．按功能分類

玻璃按功能分為普通玻璃、吸熱玻璃、防火玻璃、裝飾玻璃、安全玻璃、漫射玻璃、鏡面玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃、隔熱玻璃等。

3．按用途分類

玻璃按用途分為建筑玻璃、器皿玻璃、光學玻璃、防輻射玻璃、窗用玻璃和玻璃構(gòu)件等。

4．按玻璃及其制品的形狀分類

玻璃按形狀分為平板玻璃、曲面玻璃、空心及實心玻璃磚、槽形或U形玻璃、波形瓦等。

3.1.3玻璃的形成

（一）玻璃原料玻璃原料比較復雜，但按其作用可分為主要原料與輔助原料。主要原料構(gòu)成玻璃的主體并確定了玻璃的主要物理化學性質(zhì)，輔助原料賦予玻璃特殊性質(zhì)和給制作工藝帶來方便。

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，它們在燃燒中能單獨熔融成玻璃主體，決定了玻璃的主要性質(zhì)，相應地稱為硅酸鹽玻璃或硼酸鹽玻璃。

(2)蘇打或芒硝：蘇打和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化鈉，它們在煅燒中能與硅砂等酸性氧化物形成易熔的復鹽，起了助熔作用，使玻璃易于成型。但如含量過多，將使玻璃熱膨脹率增大，抗拉度下降。

(3)石灰石、白云石、長石等：石灰石引入玻璃的主要成分是氧化鈣，增強玻璃化學穩(wěn)定性和機械強度，但含量過多使玻璃折晶和降低耐熱性。

白云石作為引入氧化鎂的原料，能提高玻璃的透明度、減少熱膨脹及提高耐水性。

長石作為引入氧化鋁的原料，它可以控制熔化溫度，同時也可提高耐久性。此外，長石還可提供氧化鉀成分，提高玻璃的熱膨脹性能。

(4)碎玻璃：一般來說，制造玻璃時不是全部用新原料，而是摻入15%——30%的碎玻璃。2.玻璃的輔助原料

(1)脫色劑：原料中的雜質(zhì)如鐵的氧化物會給玻璃帶來色澤，常用純堿、碳酸鈉、氧化鈷、氧化鎳等作脫色劑，它們在玻璃中呈現(xiàn)與原來顏色的補色，使玻璃變成無色。此外，還有與著色雜質(zhì)能形成淺色化合物的減色劑，如碳酸鈉能與氧化鐵氧化成二氧化二鐵，使玻璃由綠色變黃色。

(2)著色劑：某些金屬氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃著色。如氧化鐵使玻璃呈現(xiàn)黃色或綠色，氧化錳能呈現(xiàn)紫色，氧化鈷能呈現(xiàn)藍色，氧化鎳能呈現(xiàn)棕色，氧化銅和氧化鉻能呈現(xiàn)綠色等。

(3)澄清劑：澄清劑能降低玻璃熔液的粘度，使化學反應所產(chǎn)生的氣泡，易于逸出而澄清。常用的澄清劑有白砒、硫酸鈉、硝酸鈉、銨鹽、二氧化錳等。

(4)乳濁劑：乳濁劑能使玻璃變成乳白色半透明體。常用乳濁劑有冰晶石、氟硅酸鈉、磷化錫等。它們能形成0.1——1.0μm的顆粒，懸浮于玻璃中，使玻璃乳濁化。

（二）玻璃的制造工藝

玻璃的制造工藝因制品種類不同而有所不同，但基本上均需將各種原料混合后在高溫下熔融，然后用不同的成型方法將玻璃液體冷凝成不同形狀的固體。

(1)計量與配料：將硅砂、蘇打、芒硝、石灰石、白云石、長石、碎玻璃及其它輔助原料，按所生產(chǎn)的玻璃種類要求進行不同配比后攪拌均勻。

(2)熔融：混合好的原料在1400—1600℃的高溫窯內(nèi)進行熔融，窯的一端不斷供料，熔融的玻璃液連續(xù)從另一端流出。

1、原

料：純堿、石灰石和石英2、主要設備：玻璃熔爐3、生產(chǎn)過程：原料粉碎，玻璃熔爐中強熱，成型冷卻Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑5、主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2O?Ca2O?6SiO2）6、主要性能：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。

4、反應原理：復雜的物理、化學變化，主要反應高溫高溫(3)澄清：玻璃原料熔化后，結(jié)晶即遭破壞，同時，硫酸鹽、碳酸鹽分解產(chǎn)產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫等氣體，產(chǎn)生氣泡，必須加入澄清劑清除氣泡。采用砷的氧化物作澄清劑時，其作用是它產(chǎn)生的大氣泡在上升過程中將小氣泡吸收排除，使玻璃液得以澄清。

(4)成型：熔融玻璃達到成型溫度后慢慢冷卻，根據(jù)用途成型為需要形狀。平板玻璃的成型方法有澆注法、軋制法、引上法、浮法等。

澆注法是將熔融的玻璃液流到鐵板上之后轉(zhuǎn)動滾筒將玻璃壓展成板狀。軋制法是用上下一對轉(zhuǎn)動滾筒，將熔融玻璃沿水平方向引出成型。用這一方法可以成型夾絲玻璃、型板玻璃及波形玻璃。引上法是用滾筒將熔融玻璃沿垂直方向拉出成型，分為有槽法和無槽法。浮法是使熔融玻璃通過熔融金屬(錫)表面，延伸入退火窯降溫退火，經(jīng)切割而成。（三）玻璃制品的加工和裝飾

成型后的玻璃制品一般不能滿足裝飾性或適用性，需要進行加工，以得到不同要求的制品。經(jīng)加工后的玻璃不僅使外觀與表面性質(zhì)得到改善，同時也提高了裝飾性。

建筑玻璃的加工與裝飾方法主要有以下幾種：

1.研磨與拋光

為了使制品具有需要的尺寸和形狀或平整光滑的表面，可采用不同磨料進行研磨，開始用粗磨料研磨，然后根據(jù)需要逐級使用細磨料，直至玻璃表面變得較細微。需要時，再用拋光材料進行拋光，使表面變得光滑、透明，并具有光澤。經(jīng)研磨、拋光后的玻璃稱為磨光玻璃。

拋光材料有氧化鐵、氧化鉻、氧化銫等金屬氧化物。拋光盤一般用毛氈、呢絨、馬蘭草根等制作。

2.鋼化、夾層、中空

鋼化玻璃是在爐內(nèi)將平板玻璃均勻加熱到600——650℃之后，噴射壓縮空氣使其表面迅速冷卻制成的，制品具有很高的物理力學性能。

將兩塊或兩塊以上的平板玻璃用塑料薄膜或其它材料夾于其中，在熱壓條件下使其組成一體即成夾層玻璃。

中空玻璃是將兩塊玻璃之間的空氣抽出后充入干燥空氣，用密封材料將其周邊封固。

3.表面處理

(1)化學蝕劑：目的是改變玻璃表面質(zhì)地形成光滑面和散光面。用氫氟酸類溶液進行侵蝕，使玻璃表面呈現(xiàn)凹凸形或去掉凹凸形。

(2)表面著色：在高溫或電浮條件下金屬離子會向玻璃表面層擴散，使玻璃表面呈現(xiàn)顏色，因此可將著色離子的金屬、熔鹽、鹽類的糊膏涂覆在玻璃表面，在高溫或電浮條件下使玻璃表面著色。

(3)表面金屬涂層：玻璃表面可以鍍上一層金屬薄膜以獲得新的功能，方法有化學法和真空沉積法及加熱噴涂法等。

3.1.4

玻璃的性質(zhì)

(一)玻璃的力學性質(zhì)

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(huán)節(jié)，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(zhì)和波筋(化學不均勻部分)對玻璃的強度有明顯影響。在-50-+70℃范圍內(nèi)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1300-1500(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(jù)沖擊試驗來確定。

在實際應用中玻璃制品經(jīng)常受到彎曲、拉伸和沖擊應力，較少受到壓縮應力。玻璃的力學性質(zhì)主要指標是抗拉強度和脆性指標。

（二）玻璃的光學性質(zhì)

光學性質(zhì)是玻璃最重要的物理性質(zhì)。

光線照射到玻璃表面可以產(chǎn)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，光線通過玻璃后，一部分光能量損失在玻璃內(nèi)部稱為吸收。

玻璃中光的透射隨玻璃厚度增加而減少。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?？梢栽诓Ａе屑尤肷倭恐珓?，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）玻璃的化學性質(zhì)

玻璃具有較高的化學穩(wěn)定性，它可以抵抗除氫氟酸以外所有酸類的侵濁，硅酸鹽玻璃一般不耐堿。玻璃遭受侵蝕性介質(zhì)腐蝕，也能導致變質(zhì)和破壞。

大氣對玻璃侵蝕作用實質(zhì)上是水氣、二氧化碳、二氧化硫等作用的總和。實踐證明，水氣比水溶液具有更大的侵蝕性。普通窗玻璃長期使用后出現(xiàn)表面光澤消失，或表面晦暗，甚至出現(xiàn)斑點和油脂狀薄膜等，就是由于玻璃中的堿性氧化物在潮濕空氣中與二氧化碳反應生成碳酸鹽造成的。這一現(xiàn)象稱為玻璃發(fā)霉?？捎盟峤莅l(fā)霉的玻璃表面，并加熱至400－450℃除去表面的斑點或薄膜。

通過改變玻璃的化學成分，或?qū)ΣＡнM行熱處理及表面處理，可以提高玻璃的化學穩(wěn)定性。

4.常見玻璃類型

通過橋氧形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的玻璃稱為氧化物玻璃。典型的玻璃形成的氧化物是SiO2、B2O3、P2O5、和GeO2,制取的玻璃，在實際應用和理論研究上均很重要。(一)、硅酸鹽玻璃這是實用價值最大的一類玻璃，由于SiO2等原料資源豐富，成本低，對常見的試劑和氣體有良好的化學穩(wěn)定性，硬度高，生產(chǎn)方法簡單等優(yōu)點而成為工業(yè)化生產(chǎn)的實用價值最大的一類玻璃。1、石英玻璃：石英玻璃是由[SiO4]四面體以頂角相連而組成的三維網(wǎng)絡，Si的配位數(shù)為4，O的配位數(shù)為2，Si－O鍵長為0.162nm,O－O鍵長為0.265nm

Si-O-Si鍵角為1200—1800的范圍內(nèi)中心在1440與晶體石英的差別：玻璃中Si-O-Si鍵角有顯著的分散，使石英玻璃沒有晶體的遠程有序。石英玻璃密度很小，d＝2.20--2.22g/cm3石英玻璃和方石英晶體里Si-O-Si鍵角(

)分布曲線注意——

有些的離子不屬典型的網(wǎng)絡形成離子或網(wǎng)絡變性離子，如Al3+、Pb2+等屬于所謂的中間離子，這時就不能準確地確定R值。若(R2O＋RO)/Al2O3>1,則有[AlO4]即為網(wǎng)絡形成離子若(R2O＋RO)/Al2O3<1,則有[AlO6]即為網(wǎng)絡變性離子若(R2O＋RO)/Al2O3

1,則有[AlO4]即為網(wǎng)絡形成離子312.5P2O5223Na2O·SiO2402Na2O·Al2O3·2SiO23.50.52.25Na2O·1/3Al2O3·2SiO2312.5Na2O·2SiO2402SiO2YXR組成典型玻璃的網(wǎng)絡參數(shù)X，Y和R值

Y是結(jié)構(gòu)參數(shù)。玻璃的很多性質(zhì)取決于Y值。Y<2時硅酸鹽玻璃就不能構(gòu)成三維網(wǎng)絡。在形成玻璃范圍內(nèi)：

Y增大網(wǎng)絡緊密，強度增大，粘度增大，膨脹系數(shù)降低，電導率下降。

Y下降網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)疏松，網(wǎng)絡變性離子的移動變得容易，粘度下降，膨脹系數(shù)增大，電導率增大。22013732Na2O·P2O522013232Na2O·SiO214015733P2O514615233Na2O·2SiO2膨脹系數(shù)

×107熔融溫度(℃)Y組成Y對玻璃性質(zhì)的影響

硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)上顯著的差別：(1)晶體中Si－O骨架按一定對稱性作周期重復排列，是嚴格有序的，在玻璃中則是無序排列的。晶體是一種結(jié)構(gòu)貫穿到底，玻璃在一定組成范圍內(nèi)往往是幾種結(jié)構(gòu)的混合。(2)晶體中R＋或R2＋陽離子占據(jù)點陣的位置：在玻璃中，它們統(tǒng)計地分布在空腔內(nèi)，平衡Onb的負電荷。雖從Na2O-SiO2系統(tǒng)玻璃的徑向分布曲線中得出Na+平均被5～7個O包圍，即配位數(shù)也是不固定的。

比較(3)晶體中，只有半徑相近的陽離子能發(fā)生互相置換，玻璃中，只要遵守靜電價規(guī)則，不論離子半徑如何，網(wǎng)絡變性離子均能互相置換。(因為網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)容易變形，可以適應不同大小的離子互換)。在玻璃中析出晶體時也有這樣復雜的置換。(4)在晶體中一般組成是固定的，并且符合化學計量比例，在形成玻璃的組成范圍內(nèi)氧化物以非化學計量任意比例混合。

由于玻璃的化學組成、結(jié)構(gòu)比晶體有更大的可變動性和寬容度，所以玻璃的性能可以作很多調(diào)整，使玻璃品種豐富，有十分廣泛的用途。結(jié)論無機玻璃的組織結(jié)構(gòu)

Texture

主要成份：SiO2、Na2O、K2O、CaO、MgO、Al2O3。

鍵合形式：離子鍵、共價鍵，及其混合鍵。慢冷結(jié)晶形成：熔體急冷(粘度大)無定形（玻璃結(jié)構(gòu)），無規(guī)網(wǎng)絡network無規(guī)網(wǎng)絡與高分子不同固體為三維網(wǎng)狀，無定形，加熱熔融，反復使用。硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu)模型示意圖(二)、硼酸鹽玻璃

B2O3是硼酸鹽玻璃中的網(wǎng)絡形成體，B2O3也能單獨形成氧化硼玻璃。B：2s22p1O：2s22p4;B－O之間形成sp2三角形雜化軌道，還有空軌道，可以形成3個σ鍵，所以還有p電子，B除了3個σ鍵還有π鍵成分。氧化硼玻璃的結(jié)構(gòu)：(1)從B2O3玻璃的RDF曲線證實，存在以三角體([BO3]是非常扁的三角錐體，幾乎是三角形)相互連結(jié)的硼氧組基團。(2)按無規(guī)則網(wǎng)絡學說，純B2O3玻璃的結(jié)構(gòu)可以看成由[BO3]無序地相連而組成的向兩度空間發(fā)展的網(wǎng)絡(其中有很多三元環(huán))。

B－O鍵能498kj/mol,比Si－O鍵能444kj/mol大，但因為B2O3玻璃的層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)的特性，任何[BO3]附近空間并不完全被三角體所充填，而不同于[SiO4]。B2O3玻璃的層之間是分子力，是一種弱鍵，所以B2O3玻璃軟化溫度低(450℃)，表面張力小，化學穩(wěn)定性差(易在空氣中潮解)，熱膨脹系數(shù)高。一般說純B2O3玻璃實用價值小。但B2O3是唯一能用來制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃，而且是其它材料不可取代的。B2O3與R2O、RO等配合才能制成穩(wěn)定的有實用價值的硼酸鹽玻璃。當B2O3中加入R2O、RO時會出現(xiàn)“硼反?！薄?/p>

瓦倫對Na2O-B2O3玻璃的研究發(fā)現(xiàn)當Na2O由10.3mol%增至30.8mol%時，B－O間距由0.137nm增至0.148nm,[BO3][BO4]

,核磁共振和紅外光譜實驗也證實如此。

論證：

[BO3]變成[BO4]，多面體之間的連結(jié)點由3變4，導致玻璃結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強了網(wǎng)絡，并使玻璃的各種物理性質(zhì)變好，這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性質(zhì)隨R2O或RO加入量的變化規(guī)律相反，所以稱為“

硼反?！薄?/p>

下圖表示二元鈉硼酸鹽玻璃中Ob數(shù)、熱膨脹系數(shù)α、和Tg溫度與Na2O含量mol%的變化。Na2O%αObTg硼反常硼反常使性質(zhì)－-組成變化曲線上出現(xiàn)極大值或極小值，其實質(zhì)是硼氧配位體中四面體與三角體相對含量變化所產(chǎn)生的，CN＝4的B原子數(shù)目不能超過由玻璃組成所決定的某一限度。結(jié)論

附參考資料：

硼反常是否在R2O中為15mol%附近出現(xiàn)還有分歧。Bray用核磁共振測定結(jié)果R2O在30～40mol%附近四面體配位數(shù)最多，以后隨R2O增加而減少。Belta認為實驗數(shù)據(jù)和解釋方面存在某些差別。部分歸因于實驗條件諸如溫度、時間、微分相及存留結(jié)構(gòu)中水對結(jié)構(gòu)變化的影響。硼硅酸鹽玻璃的實際用途——(1)

在氧化硼玻璃中引入輕元素氧化物(BeO、Li2O)可使快中子減慢，若引入CdO和其它稀土元素氧化物能使中子吸收能力劇增。在核工業(yè)中有重要用途。(2)

硼酐對于堿金屬(Na、Cs)蒸汽穩(wěn)定，所以含Na和Cs的放電燈外殼用含20～55wt％B2O3的玻璃制造。放電燈內(nèi)表面還可覆蓋一層含87wt％的B2O3玻璃。(3)

特種硼酸鹽玻璃的另一特性是x射線透過率高，以B2O3為基礎配方再加輕元素氧化物(BeO、Li2O、MgO、Al2O3)所制得的玻璃，是制造x射線管小窗的最適宜材料。(4)

硼酸鹽玻璃電絕緣性能好，而且易熔，常作為玻璃焊劑或粘結(jié)劑。(5)含硼的稀土金屬玻璃在光學方面也有重要應用。硼硅玻璃的物理特性

硼硅酸鹽玻璃的一個重要特征是優(yōu)良的耐熱性，因而特別適用于實驗室器具。

加熱時的耐高溫和耐熱沖擊性硼硅玻璃所能承受的最高操作溫度為500°C。溫度達525°C以上，玻璃開始變軟，開始由固態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)換。玻璃不僅具備很強的抗化學腐蝕性能，其熱膨脹系數(shù)也極低，因而具耐熱沖擊性。玻璃的耐熱沖擊性能超過普通玻璃三倍以上，這意味著它可承受由熱至冷的任何變化（直到Dt=100K）。玻璃內(nèi)產(chǎn)生任何壓力玻璃都不會折裂，例如向玻璃容器內(nèi)注入灌注開水，容器也不會破裂。

冷藏溫度下的穩(wěn)定性

玻璃也可冷卻至最大極限的零下溫度，這意味著也適宜運用在液態(tài)空氣(約-192°C)。一般情況下，建議操作條件在-70°C范圍以內(nèi)，極端低溫下，注意操作盡量使溫差不超過100K。試驗瓶或試管中放入冷凍物質(zhì)時，最大容量以3/4為限，并傾斜到45°放置。

在微波中使用

也適于在微波中使用硼硅酸鹽玻璃的抗化學腐蝕性勝過絕大多數(shù)金屬和其它材料，并能經(jīng)受超過100°C的溫度。即使受到水和酸的影響，也只是玻璃濾出極少量的單價離子，因而在玻璃表面形成的一層很薄的、毛孔細膩的硅酸膜，抑制進一步化學反應的侵蝕。玻璃抵抗水、中性和酸式鹽溶液、強酸及它們的混合物，還有氯、溴、碘和有機物質(zhì)等等的侵蝕。只有當接觸氫氟酸、諸如氟化銨等的含氟化物溶液、加熱過高的磷酸和強堿溶液，并在逐漸增強和不斷加溫情況下玻璃表面才會受到一定程度的腐蝕。

種類特性用途普通玻璃在較高溫度下易軟化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨脹系數(shù)小，耐酸堿，強度大，濾光化學儀器；高壓水銀燈、紫外燈等的燈殼；光導纖維、壓電晶體等光學玻璃透光性能好，有折光和色散性眼鏡片；照相機、顯微鏡、望遠鏡用凹凸透鏡等光學儀器玻璃纖維耐腐蝕、不怕燒、不導電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀太空飛行員的衣服、玻璃鋼等鋼化玻璃耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震裂運動器材；微波通訊器材;汽車、火車窗玻璃等幾種特種玻璃（三）鋼化玻璃

鋼化玻璃是將玻璃加熱到接近玻璃軟化點的溫度(600——650℃)以迅速冷卻或用化學方法鋼化處理所得的玻璃深加工制品。它具有良好的機械性能玻璃和耐熱沖擊性能，又稱為強化玻璃。

玻璃經(jīng)處理表面產(chǎn)生了均勻的壓應力，它的強度是經(jīng)過良好退火處理的玻璃的3——10倍，抗沖擊性能也大大提高。鋼化玻璃破碎時出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋，或產(chǎn)生細小碎粒，不會傷人，故又稱安全玻璃。鋼化玻璃的耐熱沖擊性能很好，最大的安全工作溫度為287.78℃，并能承受204.44℃的溫差。故可用來制造高溫爐門上的觀測窗、輻射式氣體加熱器和干燥器等。

由于鋼化玻璃具有較好的性能，所以，它在汽車工業(yè)、建筑工程以及軍工領域等行業(yè)得到了廣泛應用。常用作高層建筑的門、窗、幕墻、屏蔽及商店櫥窗、軍艦與輪船舷窗以及桌面玻璃等。

平面鋼化玻璃主要用作建筑工程的門窗、隔墻與幕墻等；彎鋼化玻璃主要用作汽車車窗玻璃；半鋼化玻璃主要用作暖房、溫室及隔墻等的玻璃窗；區(qū)域鋼化玻璃主要用作汽車的風擋玻璃。

鋼化玻璃不能切割、磨削，邊角不能碰擊，使用時需選擇現(xiàn)成尺寸規(guī)格或提出具體設計圖紙加工定做。此外，鋼化玻璃在使用過程中嚴禁濺上火花。否則，當其再經(jīng)受風壓或振動時，傷痕將會逐漸擴展，導致破碎。

石英玻璃光學玻璃玻璃纖維（四）夾層玻璃

夾層玻璃系兩片或多片平板玻璃之間嵌夾透明塑料薄片，經(jīng)加熱、加壓，粘合而成的平面或彎曲的復合玻璃制品。夾層玻璃的抗沖擊性比普通平板玻璃高出幾倍。玻璃破碎時不裂成碎塊，僅產(chǎn)生輻射狀裂紋和少量玻璃碎屑，而且碎片仍粘貼在膜片上，不致傷人。因此夾層玻璃也屬于安全玻璃。夾層玻璃的透光性好，如2+2mm厚玻璃的透光率為82%。夾層玻璃還具有耐久、耐熱、耐濕、耐寒等性質(zhì)。

生產(chǎn)夾層玻璃的厚片可以采用普通平板玻璃、浮法玻璃、鋼化玻璃、彩色玻璃、吸熱玻璃和熱反射玻璃等。常用的熱塑性樹脂薄片為聚乙烯醇宿丁醛(PV。

夾層玻璃的品種很多，有減薄夾層玻璃、遮陽夾層玻璃、電熱夾層玻璃、防彈夾層玻璃、玻璃纖維增強夾層玻璃、報警夾層玻璃、防紫外線夾層玻璃、隔音夾層玻璃等。

夾層玻璃主要用作汽車和飛機的風擋玻璃、防彈玻璃以及有特殊安全要求的建筑物的門窗、隔墻、工業(yè)廠房的天窗和某些水下工程。

該機既能生產(chǎn)傳統(tǒng)的通過預熱、預壓、高壓釜成型的夾層玻璃，還可以在兩層玻璃中間放置不同的夾層材料，如畫紙、絲綢、彩布、金屬編織物、PET膠片等，在夾層材料兩面放置EVA膠片，通過加溫、真空，使兩層玻璃及夾層材料牢固膠合在一起成為整體，所夾材料不同，使用效果場合也不同，還可以生產(chǎn)具有多種功能的夾層玻璃，如隔音、隔熱、防暴、防彈，是一種用量大、前景好的新型裝飾材（五）中空玻璃

中空玻璃中由兩層或兩層以上的平板玻璃原片構(gòu)成，四周用高強度氣密性復合膠粘劑將玻璃及鋁合金框和橡皮條、玻璃條粘結(jié)、密封，中間充入干燥氣體，還可以涂上各種顏色或不同性能的薄膜，框內(nèi)充以干燥劑，以保證玻璃原片間空氣的干燥度。

玻璃原片可以采用普通平板玻璃、鋼化玻璃、壓花玻璃、熱反射玻璃、吸熱玻璃和夾絲玻璃等。其加工方法分為膠接法、焊接法和熔接法。

中空玻璃的主要功能是隔熱隔聲，所以，又稱為絕緣玻璃。一般可降低噪聲30——40dB；且防結(jié)霜性能好，結(jié)箱溫度比普通玻璃低15℃左右。傳熱系數(shù)為3.09W/m2·K，而普通玻璃(3mm厚)的傳熱系數(shù)則為7.19W/m2·K，耗熱量為中空玻璃的兩倍。優(yōu)質(zhì)的中空玻璃壽命可達25年之久。

國外中空玻璃的應用較為普通。1990年，美國有90%的住宅使用了中空玻璃。一些歐洲國家還規(guī)定所有建筑物必須全部采用中空玻璃，禁止普通玻璃作窗玻璃。中空玻璃廣泛應用于高級住宅、飯店、賓館、辦公樓、學校、醫(yī)院、商店等需要室內(nèi)空調(diào)的場合，也可以用于汽車、火車、輪船的門窗等處。

（六）熱反射玻璃

熱反射玻璃是將平板玻璃經(jīng)過深加工處理得到的一種新型玻璃制品。它既具有較高的熱反射能力，又保持了平板玻璃的透光性，具有良好的遮光性和隔熱性能。它用于建筑的門窗及隔墻等處。

熱反射玻璃對太陽輻射的反射率高達30%左右，而普通玻璃僅為7%——8%，因此，熱反射玻璃在日曬時能保證室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，并使光線柔和，改變建筑物內(nèi)的色調(diào)，避免眩光，改善了室內(nèi)的環(huán)境。鍍金屬膜的熱反射玻璃還有單向透視作用，故可用作建筑的幕墻或門窗，使整個建筑變成一座閃閃發(fā)光的玻璃宮殿，映出周圍景物的變幻，可謂千姿百態(tài)，美妙非凡。

熱反射玻璃是在平板玻璃表面涂覆金屬或金屬氧化物薄膜制成的。薄膜包括金、銀、銅、鋁、鉻、鎳、鐵等金屬及其氧化物；鍍膜方法有熱解法、真空濺射法、化學浸漬法、氣相沉積法、電浮法等。

熱反射的玻璃具有以下特性：

1.對太陽輻射能的反射能力較強

普通平板玻璃的太陽能輻射反射率為7%-10%，而熱反射玻璃高達25%-40%。

2.遮陽系數(shù)小

能有效阻止熱輻射，有一定的隔熱保溫的效果。3.單向透視性

它是指熱反射玻璃在迎光的一面具有鏡子的特性，而在背光的一面則具有普通玻璃的透明效果。白天，人們從室內(nèi)透過熱反射玻璃幕墻可以看到外面車水馬龍的熱鬧街景，但室外卻看不見室內(nèi)的景物，可起到屏幕的遮擋作用。晚間的情況正好相反，由于室內(nèi)光線的照明作用，室內(nèi)看不見玻璃幕墻外的事物，給人以不受外界干擾的舒適感。但對不宜公開的場所應用窗簾等加以遮蔽。

4.可見光透過率低

6mm厚熱反射玻璃的可見光透過率比相同厚度的浮法玻璃減少75%以上，比吸熱玻璃也減少60%。

熱反射玻璃在應用時應注意以下幾點：一是安裝施工中要防止損傷膜層，電焊火花不得落到薄膜表面；二是要防止玻璃變形，以免引起影像的“畸變”；三是注意消除玻璃反光可能造成的不良后果。

(七）吸熱玻璃

既能保持較高的可見光透過率，又能吸收大量紅外輻射的玻璃稱為吸熱玻璃。

吸熱玻璃的生產(chǎn)是在普通鈉—鈣硅酸鹽玻璃中加入有著色作用的氧化物，如氧化鐵、氧化鎳、氧化鈷以及氧化硒等；或在玻璃表面噴涂氧化錫、氧化鈷、氧化鐵等有色氧化物薄膜。使玻璃帶色，并具有較高的吸熱性能。

吸熱玻璃按顏色分為灰色、茶色、綠色、古銅色、金色、棕色和藍色等；按成分分為硅酸鹽吸熱玻璃、磷酸鹽吸熱玻璃、光致變色玻璃和鍍膜玻璃等。

吸熱玻璃具有以下特性：

1.吸收太陽光輻射

如6mm藍色吸熱玻璃能擋住50%左右的太陽輻射能。2.吸收可見光

如6mm普通玻璃可見光透過率為78%，同樣厚度的古銅色玻璃僅為26%。吸熱玻璃能使刺目的陽光變得柔和，起到反眩作用。特別是在炎熱的夏天，能有效地改善室內(nèi)光照，使人感到舒適涼爽。

3.吸收太陽光紫外線

能有效減輕紫外線對人體和室內(nèi)物品的損害。特別是有機材料，如塑料和家具油漆等，在紫外線作用下易產(chǎn)生老化及褪色。

4.具有一定的透明度

能清晰地觀察室外的景物。

5.玻璃色澤經(jīng)久不變

止前，吸熱玻璃已廣泛用于建筑工程的門窗或外墻以及車船的風擋玻璃等，起到采光、隔熱、防眩作用。吸熱玻璃還可按不同的用途進行加工，制成磨光玻璃、鋼化玻璃、夾層玻璃、鏡面玻璃及中空玻璃等玻璃深加制品。無色磷酸鹽吸熱玻璃能大量吸收紅外線輻射熱，可用于電影拷貝和放影以及彩色印刷等。

（八）玻璃馬賽克

玻璃馬賽克又稱玻璃錦磚，其名稱源于拉丁文，英文為MOSAIC。歷史上，馬賽克泛指鑲嵌藝術(shù)作品，后來指由不同色彩的小塊鑲嵌而成的平面裝飾。

玻璃馬賽克是將長度不超過45mm的各種顏色和形狀的玻璃質(zhì)小塊鋪貼在紙上而制成的一種裝飾材料。它與陶瓷錦磚的主要區(qū)別是：玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈乳濁狀或半乳濁狀，內(nèi)含少量氣泡和未熔顆粒；單塊產(chǎn)品斷面呈楔形，背面有鋸齒狀或階梯狀的溝紋，以便粘貼牢固。

玻璃馬賽克具有如下特點：

1.色澤絢麗多彩，典雅美觀

“赤橙黃綠青藍紫”諸色彩兼?zhèn)洌脩艨筛鶕?jù)不同的需要進行選擇。特別是近年生產(chǎn)的金星玻璃馬賽克產(chǎn)品，除了具有普通馬賽克的特點外，還能隨外界光線的變化映出不同的色彩，恰似金星閃爍、璀璨耀眼。不同色彩圖案的馬賽克可以組合拼裝成各色壁畫，裝飾效果十分理想。

2.質(zhì)地堅硬，性能穩(wěn)定，具有耐熱、耐寒、耐候、耐酸堿等性能

由于玻璃馬賽克的斷面比普通陶瓷有所改進，吃灰深，粘結(jié)較好，不易脫落，耐久性較好。因而不積塵，天雨自滌，經(jīng)久常新。

3.價格較低

一般陶瓷馬賽克為9-11元/m2，而玻璃馬賽克僅需7.50-10.00元/m2。

4.施工方便

減少了材料堆放，減輕了工人的勞動強度，施工效率提高。

玻璃馬賽克適用于賓館、醫(yī)院、辦公樓、禮堂、住宅等建筑的外墻裝飾。

（九）其他品種玻璃

1.磨砂玻璃

磨砂玻璃又稱為毛玻璃，它是將平板玻璃的表面經(jīng)機械噴砂、手工研磨或用氫氟酸溶蝕等方法處理成均勻毛面而成。由于表面粗糙，只能透光而不能透視，多用于需要隱秘或不受干擾的房間，如浴室、衛(wèi)生間和辦公室的門窗等，也可用作黑板。

2.壓花玻璃

壓花玻璃又稱為滾花玻璃，是在平板玻璃硬化前用帶有花樣圖案的滾筒壓制而成的。由于壓花玻璃表面凹凸不平而具有不規(guī)則的折射光線，可將集中光線分散，使室內(nèi)光線柔和，且有一定的裝飾效果。常用于辦公室、會議室、浴室及公共場所的門窗和各種室內(nèi)隔斷。

3.夾絲玻璃

將編織好的鋼絲網(wǎng)壓入已軟化的玻璃即制成夾絲玻璃。這種玻璃的抗折強度高，抗沖擊能力和耐溫度劇變的性能比普通玻璃好。破碎時其碎片附著在鋼絲上，不致飛出傷人。透用于公共建筑的走廊、防火門、樓梯、廠房天窗及各種采光屋頂?shù)取?/p>

4.光致變色玻璃

在玻璃中加入鹵化銀，或在玻璃與有機夾層中加入鋁和鎢的感光化合物，就能獲得光致變色性。光致變色玻璃受太陽或其他光線照射時，顏色隨著光線的增強而逐漸變暗；照射停止時又恢復原來的顏色。目前，光致變色玻璃的應用已從眼鏡片開始向交通、醫(yī)學、攝影、通信和建筑領域發(fā)展。

5.泡沫玻璃

泡沫玻璃是以玻璃碎屑為原料，加少量發(fā)氣劑，經(jīng)發(fā)泡爐發(fā)泡后脫模退火而成的一種多孔輕質(zhì)玻璃。其孔隙率可達80%-90%，氣孔多為封閉型的，孔徑一般為0.1-5.0mm。特點是熱導率低，機械強度較高，表觀密度小于160kg/m3。不透水、不透氣，能防火，抗凍性強，隔聲性能好?？射彙⑨?、鉆。是良好的絕熱材料，可用作墻壁、屋面保溫，或用于音樂室、播音室的隔聲等。

6.鐳射玻璃

鐳射(英文Laser的音譯)玻璃是國際上十分流行的一種新型建筑裝飾材料。它是以平板玻璃為基材，采用高穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)材料，經(jīng)特殊工藝處理，從而構(gòu)成全息光柵或其他圖形的幾何光柵。在同一塊玻璃上可形成上百種圖案。

鐳射玻璃的特點在于，當它處于任何光源照射下時，都將因衍射作用而產(chǎn)生色彩的變化；而且，對于同一受光點或受光面而言，隨著入射光角度及人的視角的不同，所產(chǎn)生的光的色彩及圖案也將不同。五光十色的變幻給人以神奇、華貴和迷人的感受。其裝飾效果是其他材料無法比擬的。

鐳射玻璃大體上可分為兩類：一類是以普通平板玻璃為基材制成的，主要用于墻面、窗戶和頂棚等部位的裝飾；另一類是以鋼化玻璃為基材制成的，主要用于地面裝飾。此外，還有專門用于柱面裝飾的曲面鐳射玻璃，專門用于大面積幕墻的夾層鐳射玻璃以及鐳射玻璃磚等。

鐳射玻璃的技術(shù)性質(zhì)十分優(yōu)良。鐳射鋼化玻璃地磚的抗沖擊、耐磨、硬度等性能均優(yōu)于大理石，與花崗石相近。鐳射玻璃的耐老化壽命是塑料的10倍以上。在正常使用情況下，其壽命大于50年。鐳射玻璃的反射率可在10%——90%的范圍內(nèi)任意調(diào)整，因此可最大限度地滿足用戶的要求。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的鐳射玻璃的最大尺寸為1000mm×2000mm。在此范圍內(nèi)有多種規(guī)格的產(chǎn)品可供選擇。

鐳射玻璃是用于賓館、飯店、電影院等文化娛樂場所以及商業(yè)設施裝飾的理想材料，也適用于民用住宅的頂棚、地面、墻面及封閉陽臺等的裝飾。此外，還可用于制作家具、燈飾及其他裝飾性物品。

7.玻璃磚

玻璃磚又稱特厚玻璃，分為實心磚和空心磚兩種。實心玻璃磚是用熔融玻璃采用機械模壓制成的矩型塊狀制品。空心玻璃磚是由箱式模具壓成凹形半塊玻璃磚，然后再將兩塊凹形磚熔結(jié)或粘接而成的方型或矩型整體空心制品。磚內(nèi)外可以壓鑄出各種條紋，空心磚按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為單空腔和雙空腔兩類，后者在空腔中間有一道玻璃肋。玻璃空心磚有115、145、240、300mm等規(guī)格；可以用彩色玻璃制做，也可以在其內(nèi)腔用透明涂料涂飾。玻璃空心磚的容重較低(800kg/m3)。導熱系數(shù)較低[0.46W/(m·K)]，有足夠的透光率(50%-60%)和散射率(25%)。其內(nèi)腔制成不同花紋可以使外來光線擴散或使其向指定方向折射，具有特殊的光學特性。

玻璃磚可用于建造透光隔墻、淋涂隔斷、樓梯間、門廳、通道等和需要控制透光、眩光和陽光直射的場合。

在家居裝修中有些人將原來的無色透明平板玻璃窗換成藍色或綠色、茶色等有色玻璃，這種裝飾手法欠妥。有色玻璃屬于特種玻璃類，也稱吸熱玻璃，通常能阻擋５０％左右的陽光輻射。如６毫米厚的藍色玻璃只能透過５０％的太陽輻射，茶色、古銅色吸熱玻璃僅能透過２５％的太陽光。因此吸熱玻璃適用于既需采光又需隔熱的炎熱地區(qū)的建筑物門窗或外墻體，這樣，既能起到隔熱和防強光作用，又可營造一種優(yōu)美的涼爽氣氛。可是在城市住宅區(qū)樓群中能起殺菌、消毒、除味作用的陽光，被這些有色吸熱玻璃擋掉了一半，實在是得不償失。

有些住戶安裝了紗窗，其透光率為７０％，與無色透明普通玻璃組合，總透光率在６１％左右，正好適宜。但若配上有色吸熱玻璃，其透光率僅為３５％，將直接影響室內(nèi)的光照要求。

如果長期生活在藍灰色、茶色等弱光環(huán)境中，室內(nèi)視線質(zhì)量必然下降，容易使人身心疲憊，對健康將會產(chǎn)生不良的影響。

3.5光導纖維OPTICFIBER從1876年發(fā)明電話到20世紀60年代末，通信線路都是銅制導線，并且經(jīng)歷了從架空明線、對稱電纜到同軸電纜的過程，到20世紀70年代，世界上干線通信使用的還是標準同軸管，每管質(zhì)量達200kg/km。

把光子作為信息載體，即用光纖通信代替電纜和微波通信是20世紀通信技術(shù)的重大進步。光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號，以玻璃或有機玻璃等為網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)。它由纖維芯、包層和保護套組成。

20世紀70年代，由于低損耗的熔石英光纖和長壽命半導體激光器的研制成功，使得光纖通信成為可能。1978年開始的第一代光纖通信光纜長10km，最高傳輸率不到100Mb/s。三年后，第二代光纖通信應用了單模光纖（模是指沿纖維內(nèi)傳輸?shù)碾姶挪ㄐ?，單模則指只允許傳輸基模而其它頻率的光波被截止）和處于熔石英光纖最低色散波長（1.3μm）的半導體激光器和探測器，光信號可以在光纖內(nèi)以勻速傳播，傳輸容量增加近十倍。第三代光纖通信應用熔石英光纖的最低損耗波長（1.55μm）,配上該波長的半導體激光器，使之中繼傳輸距離和傳輸容量又提高幾倍。第四代光纖通信是采用波分復用技術(shù)，即同一路光纖中傳輸若干個不同波長的光信號，用外調(diào)制的分布反饋激光器達到高的信號傳輸率，用光纖寬帶耦合器將幾種波長的激光信號耦合入一條公用傳輸光纖，在信號終端用光纖光柵慮光器分離出幾個波長的載波激光，再用檢波器將信號分離出來。這種波分復技術(shù)使信息傳輸增加了幾倍。在光子集成回路再加入寬增益頻帶的摻鉺光纖放大器，就可以形成高容量和無中繼距離傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)。

發(fā)展新材料始終是光通信中的核心問題，減少材料對光的吸收與光散射損耗是一大研究內(nèi)容。近年來，有人研制出大有效面積的新型光纖，如真波光纖（truewavefiber）、葉狀光纖（leaffiber）等，試圖提高光纖的傳光效率。由于光纖中的色散對高速信號也有嚴重影響，色散補償器也是一重點研究對象。此外，還有一些輔助器件的研究開發(fā)也很活躍，如高穩(wěn)定波長的半導體激光器，高速光調(diào)制器，光濾波器，光耦合器等。獲取信息主要使用探測器和傳感器，目前，光電子學技術(shù)是獲取信息的主要手段。傳感器可分為半導體傳感器和光纖傳感器。光纖傳感主要基于外部世界各種物理量和化學量的變化引起光學參數(shù)（如相位、極化、波長、幅度、模、功率分布、光程等）的變化。國外對光纖傳感器的研究始于70年代中期，1977年，由美國海軍研究所主持，有五個公司參加，主要研究水聲器、磁強計等水下檢測設備。1980年開始研究現(xiàn)代數(shù)字光纖控制系統(tǒng)，用光纖譯碼的光纖傳感器代替直升飛機駕駛員的控制。1984年進行飛行試驗，最終將實現(xiàn)用光纖的液壓傳動系統(tǒng)代替電源。其它研究包括光纖陀螺、核輻射監(jiān)控、飛機發(fā)動機監(jiān)控等傳感器。英國于1982年以貿(mào)易工業(yè)部為首成立了英國傳感器協(xié)會，研制高壓光纖電流測量裝置，光纖陀螺，水聲器等。德國對光纖陀螺的研究規(guī)模和水平僅次于美國，居世界第二位。日本1979年-1986年實施“光應用計劃控制系統(tǒng)”。此外，法國、瑞士、意大利等國也開展了光纖傳感器的研究工作。我國在“七五”期間提出15個項目，主要研究光纖放射線探測儀，光纖位移、位置及角度傳感器，光纖壓力，光纖振動，加速度計等，目前這方面的研究也開展得很活躍。光纖可分為單模(Single

Mode

)光纖和多模(Multiple

Mode)光纖。

單模光纖只提供一條光路，加工復雜，但具有更大的通信容量和更遠的傳輸距離。

多模光纖使用多條光路傳輸同一信號，通過光的折射來控制傳輸速度。

在計算機網(wǎng)絡中使用的光纖有以下幾類

(1)8.3pm芯/125pm外殼，單模；

(2)62.5um芯/125um外殼，多模；

(3)5OPm芯/125pm外殼，多模;

(4)loopm

芯/140pm外殼，多模。

光纜之所以發(fā)展迅速，其主要原因是具有以下幾個特點：

(1)傳輸帶寬非常寬，通信容量很大；

(2)傳輸損耗小，中繼距離長，特別適用于長距離傳輸；

(3)抗雷電和抗電磁干擾能力強；

(4)保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；

(5)體積小，重量輕；

(6)誤碼率低，傳輸可靠性高；

(7)價格正在不斷下降。光纖的完整名稱叫做光導纖維英文名是OPTICFIBER，也有叫OPTICALFIBER的，是用純石英以特別的工藝拉成細絲，光纖的直徑比頭發(fā)絲還要細，與其它的介質(zhì)相比，它的價格較貴，但是不易受電磁和無線電的干擾從而比其它介質(zhì)的傳輸速率更高和傳輸距離也更遠。小提示：很多教科書上都說由于光纖的價格昂貴，造成了光纖難以在網(wǎng)絡中普及，其實現(xiàn)在的光纖價格已經(jīng)很便宜了，一米只要8元左右，而且還有下降的趨勢。這也促成了現(xiàn)在小區(qū)寬帶的普及。

一、結(jié)構(gòu)光纖由纖芯、包層、一次涂覆層和二次涂覆層組成。纖芯包層二次涂覆層一次涂覆層（預涂層）二、分類1、按折射率分布（1）

突變型（均勻型、階躍型）（2）

漸變型（非均勻型、梯度型）2、按傳輸模式（1）

單模光纖（給定工作波長上，允許傳輸單一導模的光纖）。（2）

多模光纖（給定工作波長上，允許傳輸多個導模的光纖）。

光纖的分類

單模光纖：單模光纖的纖芯直徑為8.3μm，包層外直徑125μm。由于單模光纖的直徑比多模光纖小，而且采用了ILD（注入式激光二級管），所以它的傳輸速度比多模的要快，傳輸距離可以達到數(shù)十公里，單模光纖一般用于電信級的骨干網(wǎng)。多模光纖：多模光纖的纖芯直徑為50~62.5μm，包層外直徑125μm.要比單模光纖大的多，可以通過多種模式的光波，這樣，光波的散射和分離現(xiàn)象就會比較嚴重。從而引響傳輸速度。而且為了降低成本，多模光纖一般采用LED（發(fā)光二級管），所以傳輸?shù)木嚯x也比較近，一般只有幾公里。多模光纖一般用于小區(qū)等局域網(wǎng)。三傳光原理1、介質(zhì)折射率n

真空中的光速介質(zhì)中的光速2、反射定律：3、折射定律：即4、全反射：條件：①（光密→光疏）②

為全反射的臨界角，

現(xiàn)象為只有反射光，沒有折射光。

四石英光學纖維的制備光學纖維可分為階躍型和梯度型二類。階躍型光學纖維是由芯子和包覆芯子的包層組成，其中芯子是高折射率玻璃，它的直徑為10-50μm，包層是低折射率玻璃。光一邊在芯子中傳輸，一邊在芯子與包層之間發(fā)生界面全反射。梯度型光學纖維，折射率在芯部最高，隨著向周圍靠近，折射率呈拋物線形式減小。入射光與纖維軸具有一定角度的光在到達光學纖維外面之前，就被折射回到內(nèi)側(cè)，達不到纖維界面，而在光纖內(nèi)傳輸。階躍型梯度型

光在光纖中的傳輸

表1光學纖維的分類

芯包層制法階躍型石英系SiO2SiO2+B2O3

SiO2+GeO2SiO2CVD+熔融大火焰熔融多組分鈉鈣硼鈉鈣硼硅體系硅酸鹽酸鹽棒管法、單坩堝法、雙坩堝法梯度型石英系SiO2+GeO2

SiO2+B2O3CVD+熔融多組分Tl2O+Na2O+PbO+SiO2

Tl2O+Na2O+B2O3+SiO2離子交換

Li2O+Al2O3+SiO2

Li2O+CaO+SiO2

光纖的制備包括兩個過程，即制棒和拉絲。為了獲得低損耗的光纖，這兩個過程都要在超凈環(huán)境中進行。制造光纖時先要熔制出一根玻璃棒，玻璃棒的芯、包層材料可以都是石英玻璃。純石英玻璃折射率為1.548，欲使光在光纖芯中傳輸，必須使纖芯中的折射率高于包層中的折射率，為此，在制備芯玻璃時，均勻地摻入少量的比石英折射率高的材料，如GeO2,B2O3等，這樣的玻璃棒叫光纖預制棒。預制棒的預制方法包括化學氣相工藝：MCVD(ModifiedChemicalVaporDeposition)、PCVD(PlasmaactivatedChemicalVaporDeposition)、OVD(OutsideVaporphaseDeposition)、VAD(VaporphaseAxialDeposition)，此外還有多組分玻璃熔融法、溶膠-凝膠法、機械成型法等?；瘜W氣相沉積法中發(fā)生的主要反應為：

高溫

GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑