1903年,美国人欧文斯发明了用玻璃制造啤酒瓶的自动制瓶机,每小时可生产2500个啤酒瓶。同时,在美国又开始研究不使用圆筒,把熔化的玻璃直接从槽炉中拉制生产平板玻璃的方法,经过十年的努力,又完成了用拉延方法生产平板玻璃的制造机。美国的汽车大王福特立即决定,利用自动流水线生产汽车车窗玻璃。
从此,玻璃工业在20世纪飞快地发展起来,另外,对各种光学玻璃、耐热玻璃、玻璃纤维等特殊性能的玻璃也进行了研究,今天,玻璃的用途仍以惊人的速度在发展。
多功能夹层玻璃
在夹丝玻璃的启示下,90年代中期,科学家们又推出了一种当今新型的建筑材料—夹层玻璃。夹层玻璃与一般的建材玻璃相比,除了不褪色、光亮照人、抗风化性强、经久耐用、价格便宜等许多优点外,还具有独特的多功能特性,同时由于它非常坚固、适用性强,能解决许多建筑设计中的难题,因此越来越广泛地应用在现代建筑设计中,成为当今建材中的一颗明星。
所谓夹层玻璃,就是在两块或两块以上的玻璃之间,夹人塑料中间膜,再经加热和加压使玻璃与塑料膜粘结在一起而制成的新颖玻璃制品。
下面向少年朋友简单介绍一下夹层玻璃的几种优异功能及应用状况:
玻璃的最大弱点是具有脆性。当受到意外的撞击或较大的震动时,玻璃就会碎裂,同时,散发开来的碎片容易伤害人体。这对建筑设计来说是一个很大的难题。
采用夹层玻璃就不必担心这个问题了。因为夹层玻璃可以减少碎片的散发以及对人体的伤害,即使在破裂的情况下,夹层玻璃仍能起着良好的保护作用。
玻璃由于透光性好,因此作为天棚的材料,是现代建筑设计中的一个热门课题。但关键是必须保证在任何情况下造成玻璃碎裂时,它的碎片不伤害人。能满足这种要求的,目前只有钢化退火玻璃和夹层玻璃两种。钢化玻璃在破碎时虽能保持形状完整,不易伤人,但是安装费用十分昂贵,此外,还需要附设不雅观的隔离罩,影响美观性。采用夹层玻璃就无须隔离罩,同时,安装费用也比较便宜,在安全性方面却比钢化玻璃高。
我们在前面提到的那位玻璃厂厂长,如果他的别墅安装夹层玻璃,那就可以没有什么后顾之忧了。这是因为,夹层玻璃可以承受鎯头、撬棒、砖头、切割工具的破坏,甚至还能抵挡炸药的巨大震动和防御子弹的穿透。因此,夹层玻璃具有优越的保安功能,可以有效地防止盗窃犯的抢劫、暴力闯入、暴力袭击、甚至枪击、杀害等,这是一般玻璃不可能具有和望尘莫及的。因此它不仅是一般居民住宅的建筑物所需要的建材,而且更是金融机构、商厦、重要的工业设施、博物馆、政府办公大楼、别墅以及外交使(领)馆等必不可少的建筑材料。
大家知道,对于建筑物来说,阻隔外界噪声的薄弱环节是窗户。正如窗户可让光线进入屋内一样,当然它也能让声音传人。为了使建筑物有一个理想的令人满意的优雅声学环境,因此,建筑设计师将窗户玻璃材料控制噪声和减声性能作为完整的空间设计的一部分同时加以考虑。
研究表明,夹层玻璃中的中间塑料膜具有减震的功能,因此,采用夹层玻璃,不仅能有效地阻止各种声音的传人,而且能对危害人体的噪声起到减声的作用,从而造就一个对人体健康有利的理想的声学环境。
太阳光照射到物体上,被物体吸收后就会转变成热能,使物体的温度升高。因此,许多建筑物在设计时,都要考虑控制建筑物的吸热问题。紫外线是所有可见光线中对建筑物内的家具、器具、物品及地毯等损害最严重的光线。有人做过试验,它的损害力是其他光线的50倍,它会使家具、器具和物品等严重变色或褪色。如果采用夹层玻璃,就可明显减弱阳光的照射,不仅可防止耀眼眩光,而且还可将有害的紫外光拒之窗外。
对于养殖花草的住户来说,夹层玻璃可阻断紫外光的透射,但对室内的花卉等植物的生长均无副作用。相反,夹层玻璃还有利于保护植物的叶、茎、花、果,促进植物生长茂盛。因此,目前绝大多数的暖房和植物园都采用夹层玻璃来建造。
由于夹层玻璃具有以上众多的功能和优点,因此,它越来越受到当代建筑设计师们的注视和青睐。材料科学家深信,夹层玻璃的发展前景极为光明,开拓应用的道路也必将越来越广阔。
为了保密,凡是有玻璃的门窗,人们通常装上厚厚的窗帘。但是这么一来,室内的光线就会十分昏暗。
怎样才能做到采光和保密两不误呢?这时,玻璃制造专家想到了“压花玻璃”。
所谓压花玻璃,就是在玻璃上面有微微凹凸的花纹。玻璃表面虽然有立体感很强的花纹,但透明度较好:当光线透过压花玻璃时,会产生扩散现象,使里面的物体形象变形。人们站在离压花玻璃的不同距离上向房间内进行观察,所能看到的物体形象也各不相同。随着与压花玻璃之间距离的拉长,从外面向房间里看,看到的物体形象就越来越模糊。此外,由于压花玻璃花纹的不同,也会使透过的物体形象不尽相同。正因为压花玻璃有这一特性,所以,用它来做窗玻璃,既不会影响室内的采光效果,又使室外的人无法看清室内的情况。
介绍到这里,有些读者可能对压花玻璃的制作过程感兴趣,下面就稍许花点笔墨:
压花玻璃的制作颇像纺织品的印花。当玻璃熔体呈软化状态时,让它通过一对压花滚筒,于是,滚筒上的花纹就“印”到了玻璃熔体上。“印”有花纹的玻璃熔体再经后道工序处理,就成了人们所需要的压花玻璃。
与众不同的微晶玻璃
说起微晶玻璃的发明,还有一则小故事。
有一天,有家闻名遐迩的美国玻璃制造公司打算研制一种感光玻璃。所谓感光玻璃,就是一种能感光显色的玻璃新品种。这种新型玻璃经紫外线照射感光后,再经过热处理,便能显示出美丽的影像,不但色彩鲜艳,而且永不褪色。
按照工艺规格的要求,感光玻璃热处理时的加热温度为玻璃软化温度以下50℃~lOO℃,保温时间为1~2小时。有一位研究玻璃的专家,把一块玻璃放入自动控制温度的电炉中加温,他把炉温调到600℃。一切准备就绪,他关上炉门,接通电源,电炉即开始升温。
就在这时,突然传来一阵急促的电话铃声。原来,上司通知他立即去参加一个重要会议。按照实验室的规定,实验一旦开始,有关研究人员不得中途离开。但是,那位玻璃专家想,反正电炉有自动温控仪控制,于是,他未向上司报告实验室里的工作情况便离开了岗位。
当玻璃专家返回实验室时,由于自动温控仪失灵,炉内温度升到了900℃,他不由得大吃一惊。他赶紧打开炉门,所幸的是,玻璃没有熔融,而是直挺挺地躺在炉内。玻璃专家把它放在显微镜下进行观察,观察结果表明,在这块玻璃中,析出了大量的微小晶体,这就是世界上第一块微晶玻璃的诞生经过。真是“忙中出错,歪打正着”。
有些小朋友可能会问,玻璃中那些微小的晶体是怎样形成的呢?
少年朋友也许都知道,空气中的水汽要以尘埃作为凝聚的核心,才能形成水滴。同样,制造微晶玻璃也要有适当的核心。这就是说,除了玻璃的自身成分可以作为结晶核心外,人们在熔炼、制作微晶玻璃时,还要加入一些特殊原料。试验表明,金、银、铜等金属元素和氧化钛、氧化锆等氧化物也可作为结晶核心。此外,为了使玻璃析出晶体,还应具备温度和能量等方面的条件。
制作微晶玻璃的工艺的确很有趣:玻璃冷却成型后,如果用紫外线照射一下,就会在它的体内“长出”无数肉眼分辨不出的微小晶体,变成不透明的象牙色,因此人们亲切地把它叫做“微晶玻璃”。这种要经过紫外线照射才能制成的微晶玻璃,科学家们将它称为“光敏微晶玻璃”。而不用紫外线照射,只通过热处理制成的微晶玻璃称为“热敏微晶玻璃”。
目前,科学家们已能研制出1000多种不同成分的微晶玻璃,它们的性能也各不相同。经测定表明,结晶的直径通常不超过2微米,只有头发丝粗细的几十分之一。
喜欢科普的少年朋友都知道,为了观察天体,需要有一台大型的反射式望远镜。但是,由于老式的反射式望远镜的凹镜是采用普通的光学玻璃制作的,这种玻璃会热胀冷缩,这样一来,凹镜的准确形状和精度尺寸都会因受气温的影响而发生变化,从而会大大影响天体望远镜的观察效果。机的喷嘴,以及用作火箭、人造地球卫星和航天飞机的结构材料。
微晶玻璃易于加工,材质均匀,制成后尺寸精确,因此在军事工业中也大有用武之地。例如,利用微晶玻璃来制作导弹头部的防护罩,使导弹在高速飞行过程中能辐射大量的热,从而降低工业温度。因此,军事科学家将微晶玻璃誉为导弹头部的“保护神”。
许多具有特殊性能的微晶玻璃,可以制作成人们所需要的器件。例如,有生物活性的微晶玻璃可以制成人工骨关节、人工牙齿等;有磁性的微晶玻璃可以制成电子计算机记忆元件;此外,还能制成厨房餐具和各种家用器皿等。
不碎玻璃
玻璃作为大家最熟悉的材料之一,在人们的日常生活中几乎不可缺少。但玻璃有一个自古以来就没有改掉的老“毛病”:太脆,一碰就碎,而且玻璃碴子锋利得像刀子,一不小心就会伤人皮肉。要是有一种不碎的玻璃有多好!但这个想法自发明玻璃以来的几千年中,几乎耗尽了玻璃工匠的脑力也没有实现。
脆是玻璃的本性,想让玻璃不碎似乎是一种不切实际的幻想。但世界上有些事还真能心想事成。不碎玻璃最终还是发明成功了。