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創新玻璃材料 創造智能生活
http://www.CRNTT.com   2024-02-05 12:01:45


  中評社北京2月5日電/據人民日報海外版報導,作為人類生存的物質基礎,材料是科技和文明進步的重要標志,是高新技術發展和社會現代化的先導。人類社會發展的歷史也是一部認識、開發、利用新材料的歷史。有一種材料,從發明至今已4000多年,曾經非常珍貴,現在隨處可見。隨著科技的發展,這種材料被開發出更獨特的屬性,廣泛應用於新興領域。它,就是玻璃材料。

  助力重大科學發現

  湖北省博物館鎮館之寶越王勾踐劍,被譽為“天下第一劍”。這把寶劍的特殊之處,不僅在於埋藏了2300多年依然鋒利如初,更令人震驚的是,其劍格中晶瑩剔透的裝飾物并非天然寶石,而是人工合成的玻璃。

  玻璃作為一種由天然礦物(石英砂)加工而成的無定形材料,擁有悠久的歷史。從4000多年前在美索不達米亞和古埃及被發明之後,玻璃在很長一段時間內,都是作為稀有的裝飾與禮器材料使用,如公元前14世紀古埃及法老圖坦卡蒙陵墓中法老胸針上的玻璃聖甲蟲等。直至公元10世紀以後,隨著透明玻璃組分的誕生以及吹制法等工藝的不斷成熟,玻璃開始規模化生產并被制成容器、窗花、鏡子等,廣泛應用於生活中。

  玻璃之所以能够長時間保存,是因為它具有特殊的非晶態結構和穩定的化學性質。從微觀結構來看,玻璃內部的原子排列雜亂無章,就像液體一樣;然而從宏觀層面來看,玻璃會表現出固體的特征,這被稱為“玻璃態”,是非晶態固體的一種。盡管玻璃內部的原子是無規則的,但如果我們將觀測範圍縮小,就會發現近鄰原子的排列具有一定的規律,這被稱為“短程有序”。在玻璃內部存在著一種被稱為矽氧四面體的構造單元,即一個矽原子位於中心,四個氧原子分別連接在四個頂點上,這種牢固的構造單元賦予玻璃耐高溫、耐腐蝕、耐氧化和高硬度等特性。後來人類不斷研究玻璃特性、創新玻璃品種,玻璃已成為當下日常生活中最為常見的材料。

  進入16世紀,玻璃的功能性特征進一步被發現。16世紀末,顯微鏡被發明,接著,望遠鏡問世。人類借助玻璃奇特的物理特性,不僅放大了肉眼可見的物體,而且觀察到超越視覺自然局限的世界,掀起光學技術革命。當時間來到近代,從居裡夫人使用玻璃器皿發現元素釙和鐳、開創放射性理論,到高錕利用玻璃纖維實現通信革命,再到阿列克謝·葉基莫夫在有色玻璃中發現量子點,衆多改變世界的重大科學發現中都有玻璃的身影。可以說,玻璃激發了矽元素的潛在物理特性,通過不同元素組合賦予材料新的生命力,助推人類的科技進步,單就這一點來說,玻璃是一項平凡而又重要的材料創造。 


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