微晶玻璃是由微小晶体组成的玻璃,为玻璃家族中具有独特结构和特性的成员。由于它和陶瓷有着相似的结构,所以又被称为“玻璃陶瓷”。
玻璃在一般情况下属于非晶态固体物质。但是,它的这种结构是不稳定的,在温度达到900~1000摄氏度的时候,就会析出晶体,形成按一定规则排列的分子结构。
制造微晶玻璃,就要创造一种使它能够析出晶体的条件。条件之一就是要达到一定的温度,条件之二是提供结晶的核心。除了玻璃自身成分可以作为结晶的核心外,许多金属元素和化合物也可以作为结晶的核心。在熔炼成型后,利用紫外线照射并进行热处理,或直接进行热处理,就可以使结晶核心像种子发芽一样生长出许多微小晶体。其直径为1~2微米(1微米为100万分之一米),只有头发丝直径的几十分之一。
根据制作过程的不同,微晶玻璃可以分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃。利用紫外线照射而成的微晶玻璃,称为光敏微晶玻璃;没有用紫外线照射,只通过热处理形成的微晶玻璃,称为热敏微晶玻璃。
目前,人们已经制造出一千多种不同成分的微晶玻璃,它们虽然具有各种不同的性能,但仍然有许多共同的特点。它的硬度高,抗弯强度是普通玻璃的7~12倍,软化温度非常高,在900摄氏度以上的高温时,即使突然投入水中也不会炸裂。它的膨胀系数可以调整,甚至可以为零。正是由于它所具有的优异特性,在各个领域发挥出新奇的作用。
例如,经过精心制作的光敏微晶玻璃,具有良好的电学性能和化学加工性能,可以用来制造印刷线路板的基片和镂板,还可以制造射流元件,利用它的化学蚀刻功能,可以在指甲那么大的玻璃上打出上万个孔。利用光敏微晶玻璃制成的高级装饰品和艺术珍品,工艺精湛,造型美观,深受人们的欢迎。
利用某些微晶玻璃所具有的热缩冷胀的特性,灵活调整它的膨胀系数,可以广泛用于热工仪表、厨房用具、医学和建筑材料等领域。利用微晶玻璃做成的凹镜,精度不受环境温度的影响,在大型反射式望远镜中大显身手。
微晶玻璃容易进行成型加工,在短时间内可以耐高温,可以用来做导弹的弹头防护罩,在导弹飞行时能辐射大量的热,从而能够降低导弹温度。此外,还可以用作火箭、人造卫星和航天飞机的结构材料,在机械工业上制造滚动轴承、高速切削刀具、热交换器等耐磨、耐热的机械零件。一些特殊性能的微晶玻璃还可以用来加工成人工关节、人工牙等人体部位的代用品。
近几年,日本新建的车站或者车站翻新时。其内、外墙大多改用微晶玻璃板,如名古屋附近的车站、箱崎地铁站等。另外,在为数众多的商业建筑、娱乐设施及工业建筑的饰面装修中采用微晶玻璃者更可谓比比皆是。这些建筑物改变了都市、乡村的风貌,实实在在显示了微晶玻璃板势必成为21世纪建材界的新宠。