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隨處可見的玻璃,為什么被稱為“人類重要的材料”?

來源:前沿技術(shù) 2018/4/13 14:42:16

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中玻網(wǎng)】什么材料對人類的文明進步和世界發(fā)展重要?作者表示,是玻璃。雖然我們在很久之前就開始使用這種材料,但是到目前為止也不曾對它有相當清晰的認知。作者認為玻璃對我們?nèi)祟愂澜绲挠绊懕热魏纹渌镔|(zhì)都要大,但由于玻璃已經(jīng)無缺地結(jié)合進了我們生活的方方面面,以至于我們對其熟視無睹。文章回顧了人們應(yīng)用玻璃的歷史和玻璃對人類文明飛躍的巨大作用,對玻璃的未來進行了樂觀的展望。

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  玻璃的作用可遠遠不止這些。沒有玻璃,我們甚至都沒法認識世界了——眼鏡,燈泡,還有窗戶。不過盡玻璃無處不在,但在研究團體中仍有一些關(guān)于“玻璃”該如何定義的爭論。一些人傾向于強調(diào)其堅固的本質(zhì),而另一些則強調(diào)其流動性。還有很多問題有待回答,比如為什么有些玻璃比其他玻璃更堅固,或者為什么某些混合物產(chǎn)生獨特的光學(xué)或結(jié)構(gòu)特性。除此之外,在幾乎無窮無盡的“玻璃”數(shù)據(jù)庫中,已知玻璃的數(shù)量已經(jīng)超過35萬種,但在理論上,混合物的數(shù)量是有限的。令人嘆為觀止的新玻璃產(chǎn)品層出不窮。玻璃對世界的影響比任何其他物質(zhì)都要大,而且在許多方面,它是人類時代的決定性材料。

  加州大學(xué)洛杉磯分校的玻璃相關(guān)人士和材料研究員Mathieu Bauchy說:“我們制造玻璃已經(jīng)有幾千年了,但我們?nèi)匀徊恢浪降资鞘裁。”大多?shù)玻璃都是混合材料加熱然后迅速冷卻的產(chǎn)物。拿平板玻璃來說吧,這種混合物可以包括沙子(二氧化硅)、石灰和蘇打水。硅提供透明度,鈣提供強度,蘇打降低熔點。愛荷華州立大學(xué)的玻璃科學(xué)家Steve Martin解釋說,快速冷卻過程中打破了原子固有的組合規(guī)律。

  這就解釋了為什么玻璃既不是晶體,也不是液體,而是一種無序原子固體。玻璃內(nèi)部的原子想要重新形成晶體結(jié)構(gòu),但由于“冰凍”狀態(tài)卻無法實現(xiàn)。你可能聽說過,教堂的窗戶在很長一段時間內(nèi)都在“流動”,這就是為什么底部的玻璃更厚的原因了。但其實這是個謬誤——導(dǎo)致這種結(jié)果的原因是熔融玻璃由于技術(shù)問題形成了不平整的補丁。但玻璃的確會移動,只不過速度較為緩慢。去年發(fā)表在《美國陶瓷學(xué)會雜志》上的一項研究估計,室溫下的教堂玻璃流動1納米所花的時間超過10億年。


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