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功能玻璃的主要分類及應(yīng)用方式分析

來源: 2013/11/15 15:03:47

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中玻網(wǎng)】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,人們對玻璃的要求越來越趨于多樣化、功能化。所謂功能化是指通過改變其化學(xué)成分或采取適當(dāng)?shù)墓に嚭图庸し椒,將一定的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物學(xué)性質(zhì)等賦予玻璃體,使其獲得所需的功能。
  
  眾多的功能玻璃按其功能或主要使用性能來分類的話,可大致分為七類。這就是:光功能玻璃、電功能玻璃、磁功能玻璃、機(jī)械功能玻璃、生物功能玻璃、化學(xué)功能玻璃、熱功能玻璃。
  
  光功能玻璃
  
  光功能玻璃在所有功能玻璃中占的比例非常大,其中包括光導(dǎo)玻璃纖維、激光玻璃、光致變色玻璃、光的選擇透過和反射玻璃和非線性光學(xué)玻璃等。
  
  光在玻璃中傳輸會有光損失。為避免長距離傳輸中的中繼站問題,人們正在研究開發(fā)傳輸損耗低的鹵化物玻璃,以期實現(xiàn)萬公里無中繼超遠(yuǎn)距離通信。
  
  光功能玻璃在光學(xué)儀器中起著核心作用?勺龀筛鞣N特殊要求的透鏡、棱鏡、反射鏡等,以擴(kuò)展光學(xué)儀器的用途或改善其性能。用離子交換法和光刻蝕技術(shù),可以做出具有折射率梯度分布的平面微透鏡,這種透鏡在復(fù)印機(jī)中作圖像轉(zhuǎn)換,可使復(fù)印機(jī)體積大幅度縮小。日本大阪松浪硝子公司在磷酸鹽玻璃中添加稀土類金屬,開發(fā)出可遮擋近紅外線的玻璃,供影像照相機(jī)和自動焦點照相機(jī)使用。
  
  激光玻璃廣泛用于工業(yè)、自然科學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事等方面:在工業(yè)領(lǐng)域用于激光打孔、焊接、切割、測距等,自然科學(xué)領(lǐng)域用于喇曼光譜、布里淵散射的研究等,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用于治療外表病,切除腫瘤等,軍事領(lǐng)域用于制導(dǎo)、導(dǎo)航等。
  
  非線性光學(xué)玻璃是近幾年新出現(xiàn)的光功能玻璃,F(xiàn)在社會正由電子時代向光量子時代轉(zhuǎn)化,在光量子時代對光信號的處理(包括波長變換,信號放大,光學(xué)倍頻,光記錄,光開關(guān)等)也要用到光學(xué)元件,非線性光學(xué)玻璃可以充當(dāng)這種元件。隨著信息科學(xué)的發(fā)展及光學(xué)計算機(jī)的研制,非線性光學(xué)玻璃必將具有光明的前景。
  
  電功能玻璃
  
  電功能玻璃一般指快離子導(dǎo)體玻璃、電子導(dǎo)體玻璃、(離子、電子)混合導(dǎo)體玻璃(如電致變色玻璃)和延遲線玻璃等。
  
  普通玻璃是不導(dǎo)電的,常溫下的電導(dǎo)率較低,但玻璃體中含有銀、銅、鈦、鋰、鈉等一價離子時,電導(dǎo)率卻高出許多倍,這種玻璃叫離子導(dǎo)體玻璃。這些一價離子在電位梯度的作用下,通過間隙或空位發(fā)生遷移,從而達(dá)到導(dǎo)電的目的。當(dāng)然,離子除帶有電荷外,還具有一定的大小和質(zhì)量,在固體中移動困難。因此,必須要求固體中存在有利于離子移動的特殊結(jié)構(gòu),并且空位的數(shù)目要大于導(dǎo)電離子的數(shù)目。非晶態(tài)的玻璃恰好能滿足上述要求?祀x子導(dǎo)體玻璃可做成離子選擇性電較、超薄型全固體二次電池、各種敏感傳感器等。
  
  硫?qū)倩锊A儆陔娮訉?dǎo)體玻璃,它具有半導(dǎo)體性質(zhì)、紅外透過性、低熔點等特性,可用于制造開關(guān)及存儲元件、紅外光纖、低熔封材料等。
  
  電致變色玻璃也是玻璃家族的一個新成員。在復(fù)層玻璃表面鍍上透明導(dǎo)電膜電較,膜電較間涂上作為發(fā)色層的變價金屬氧化物,其顏色隨價態(tài)不同而變化。通過含有電子和離子的電解質(zhì)層加上電壓時,金屬的價態(tài)會發(fā)生變化,從而導(dǎo)致玻璃的顏色變化。這種玻璃用于汽車或建筑物上,會發(fā)揮天然空調(diào)的功能,同時也會使汽車或建筑物增加美感。較近,德國皮爾金頓公司研制出一種建筑用電致變色玻璃,玻璃表面鍍了一層氧化鎢,通過電壓控制,可使玻璃產(chǎn)生由完全透明到深藍(lán)色等各種顏色變化。室外陽光強(qiáng)時,玻璃顏色變深,陽光弱時,玻璃顏色隨之變透明,改善室內(nèi)光線。
  
  延遲線玻璃可使電信號延遲一定時間,即將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槌暡ê笸ㄟ^玻璃,可使信號延遲數(shù)十微秒,因此可用于電視機(jī),錄象機(jī)的畫面處理。這種玻璃一般為鉛硅酸鹽玻璃。
  
  磁功能玻璃
  
  法拉第旋轉(zhuǎn)玻璃(磁光玻璃)、計算機(jī)磁盤玻璃等屬磁功能玻璃。
  
  將玻璃放入磁場中,光通過玻璃時,光的偏振面會發(fā)生正向或反向旋轉(zhuǎn),這種玻璃叫法拉第旋轉(zhuǎn)玻璃。這種玻璃一般含有鉈、鉛、碲、鋱等,可用來做偏光或檢偏光元件、光開關(guān)、光隔離器等。
  
  玻璃作為計算機(jī)磁盤的基板與合金相比,其中間層、磁性層、保護(hù)層等基本一樣。鋁合金的硬度較小,而玻璃由于其硬度足夠,無需外加類似涂層,也不會產(chǎn)生塑性形變,因此玻璃作為磁記錄盤的基板材料優(yōu)于其他軟性材料,但玻璃板一定要做到表面光滑,不能有疙瘩等缺點,以免與磁頭相碰。玻璃基板要平坦,不能彎曲變形,以免磁頭與磁盤表面相撞;灞砻嬉膊坏糜锌,槽,劃傷之類的缺點。隨著計算機(jī)事業(yè)的發(fā)展和普及,玻璃磁盤會有很好的市場前景。

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