玻璃 - 硅酸鹽類非金屬材料
玻璃是一種透明的半固體、半液體物質(zhì)，在熔融時形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。玻璃一般不溶于酸，但溶于強(qiáng)堿，例如氫氧化銫。普通玻璃化學(xué)氧化物的組成 - Na2O?CaO?6SiO2，主要成分是二氧化硅。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過特殊方法制得的鋼化玻璃等。有時把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也稱作有機(jī)玻璃。
硅酸鹽類非金屬材料
玻璃
科技名詞定義中文名稱：玻璃英文名稱：glass定義：熔融后冷卻至固態(tài)未析晶的無定形物質(zhì)。應(yīng)用學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)（一級學(xué)科）；無機(jī)非金屬材料（二級學(xué)科）；玻璃（二級學(xué)科）
玻璃：一種較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學(xué)氧化物的組成 - Na2O·CaO·6SiO2,主要成份是二氧化硅。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。
中文名：玻璃
外文名：glass
屬性：非金屬，透明的固體物質(zhì)
發(fā)現(xiàn)：歐洲腓尼基人
主要成份：二氧化硅
應(yīng)用學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)；無機(jī)非金屬材料
通性
玻璃是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體（從微觀上看，玻璃也是一種液體），其分子不像晶體那樣在空間具有長程有序的排列，而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形，不像液體那樣隨重力作用而流動。
各向同性
玻璃的分子排列是無規(guī)則的，其分子在空間中具有統(tǒng)計上的均勻性。在理想狀態(tài)下，均質(zhì)玻璃的物理、化學(xué)性質(zhì)（如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、電導(dǎo)率等）在各方向都是相同的。
無固定熔點
玻璃由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是一定溫度區(qū)域（即軟化溫度范圍）內(nèi)進(jìn)行的，它與結(jié)晶物質(zhì)不同，沒有固定的熔點。軟化溫度范圍Tg~T1，Tg為轉(zhuǎn)變溫度，T1為液相線溫度，對應(yīng)的黏度分別為10dPa·s、10dPa·s。
介穩(wěn)性
玻璃態(tài)物質(zhì)一般是由熔融體快速冷卻而得到，從熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變時，冷卻過程中黏度急劇增大，質(zhì)點來不及做有規(guī)則排列而形成晶體，沒有釋出結(jié)晶潛熱，因此，玻璃態(tài)物質(zhì)比結(jié)晶態(tài)物質(zhì)含有較高的內(nèi)能，其能量介于熔融態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間，屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。從力學(xué)觀點看，玻璃是一種不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，比如存在低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢，即有析晶傾向，所以，玻璃是一種亞穩(wěn)態(tài)固體材料。
漸變性可逆性
玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融態(tài)到固體狀態(tài)的過程是漸變的，其物理、化學(xué)性質(zhì)的變化也是連續(xù)的和漸變的。這與熔體的結(jié)晶過程明顯不同，結(jié)晶過程必然出現(xiàn)新相，在結(jié)晶溫度點附近，許多性質(zhì)會發(fā)生突變。而玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)是在較寬溫度范圍內(nèi)完成的，隨著溫度逐漸降低，玻璃熔體黏度逐漸增大，最后形成固態(tài)玻璃，但是過程中沒有新相形成。相反玻璃加熱變?yōu)槿垠w的過程也是漸變的。
分類
按工藝
熱熔玻璃：浮雕玻璃、鍛打玻璃、晶彩玻璃、琉璃玻璃、夾絲玻璃、聚晶玻璃、玻璃馬賽克、鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、調(diào)光玻璃、發(fā)光玻璃。
陳設(shè)工藝品這一塊越來越多人關(guān)注，其中有很大一部分的工藝品造型由玻璃制造。
按生產(chǎn)
玻璃簡單分類主要分為平板玻璃和深加工玻璃。平板玻璃主要分為三種：即引上法平板玻璃（分有槽/無槽兩種）、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。由于浮法玻璃具有厚度均勻、上下表面平整平行，再加上勞動生產(chǎn)率高及利于管理等方面的因素影響，浮法玻璃正成為玻璃制造方式的主流。而特種玻璃則品種眾多，下面按裝修中常見的品種一一說明：
一、普通平板玻璃
1、3–4厘玻璃，在日常中也稱為厘或者個。我們所說的3厘（個）玻璃，就是指厚度3mm的玻璃。這種規(guī)格的玻璃主要用于畫框表面。
2、5–6厘玻璃，主要用于外墻窗戶、門扇等小面積透光造型等等。
3、7–9厘玻璃，主要用于室內(nèi)屏風(fēng)等較大面積但又有框架保護(hù)的造型之中。
4、9–10厘玻璃，可用于室內(nèi)大面積隔斷、欄桿等裝修項目。
5、11–12厘玻璃，可用于地彈簧玻璃門和一些活動人流較大的隔斷。
6、15厘以上玻璃，一般市面上銷售較少，往往需要訂貨，主要用于較大面積的地彈簧玻璃門和外墻整塊玻璃墻面。
二、深加工玻璃
為達(dá)到生產(chǎn)生活中的各種需求，人們對普通平板玻璃進(jìn)行深加工處理，主要分類：
1、鋼化玻璃。它是普通平板玻璃經(jīng)過再加工處理而成一種預(yù)應(yīng)力玻璃。鋼化玻璃相對于普通平板玻璃來說，具有兩大特征：
（1）前者強(qiáng)度是后者的數(shù)倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗沖擊是后者5倍以上。
（2）鋼化玻璃不容易破碎，即使破碎也會以無銳角的顆粒形式碎裂，對人體傷害大大降低。
2、磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9厘以下，以5、6厘厚度居多。
3、噴砂玻璃。性能上基本上與磨砂玻璃相似，不同的改磨砂為噴砂。由于兩者視覺上類同，很多業(yè)主，甚至裝修專業(yè)人員都把它們混為一談。
4、壓花玻璃。是采用壓延方法制造的一種平板玻璃。其最大的特點是透光不透明，多使用于洗手間等裝修區(qū)域。
5、夾絲玻璃。是采用壓延方法，將金屬絲或金屬網(wǎng)嵌于玻璃板內(nèi)制成的一種具有抗沖擊平板玻璃，受撞擊時只會形成輻射狀裂紋而不至于墮下傷人。故多采用于高層樓宇和震蕩性強(qiáng)的廠房。
6、中空玻璃。多采用膠接法將兩塊玻璃保持一定間隔，間隔中是干燥的空氣，周邊再用密封材料密封而成，主要用于有隔音隔熱要求的裝修工程之中。
7、夾層玻璃。夾層玻璃一般由兩片普通平板玻璃（也可以是鋼化玻璃或其他特殊玻璃）和玻璃之間的有機(jī)膠合層構(gòu)成。當(dāng)受到破壞時，碎片仍粘附在膠層上，避免了碎片飛濺對人體的傷害。多用于有安全要求的裝修項目。
8、防彈玻璃。實際上就是夾層玻璃的一種，只是構(gòu)成的玻璃多采用強(qiáng)度較高的鋼化玻璃，而且夾層的數(shù)量也相對較多。多采用于銀行或者豪宅等對安全要求非常高的裝修工程之中。
9、熱彎玻璃。由優(yōu)質(zhì)平板玻璃加熱軟化在模具中成型，再經(jīng)退火制成的曲面玻璃。樣式美觀，線條流暢，在一些高級裝修中出現(xiàn)的頻率越來越高。
10、玻璃磚。玻璃磚的制作工藝基本和平板玻璃一樣，不同的是成型方法。
其中間為干燥的空氣。多用于裝飾性項目或者有保溫要求的透光造型之中。
11、玻璃紙。也稱玻璃膜，具有多種顏色和花色。根據(jù)紙膜的性能不同，具有不同的性能。絕大部分起隔熱、防紅外線、防紫外線、防爆等作用。
12、LED光電玻璃。光電玻璃是一種新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品，是LED和玻璃的結(jié)合體，既有玻璃的通透性，又有LED的亮度，主要用于室內(nèi)外裝飾和廣告。
13、調(diào)光玻璃：通電呈現(xiàn)玻璃本質(zhì)透明狀，斷電時呈現(xiàn)白色磨砂狀不透明，不透明狀態(tài)下，可以做為背投幕。
14、節(jié)能玻璃：中空玻璃、真空玻璃、低輻射玻璃、Coating low-e玻璃，納米涂膜玻璃，隔熱玻璃等。
成分
玻璃通常按主要成分分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品種和數(shù)量很少，主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。硫系玻璃的陰離子多為硫、硒、碲等，可截止短波長光線而通過黃、紅光，以及近、遠(yuǎn)紅外光，其電阻低，具有開關(guān)與記憶特性。鹵化物玻璃的折射率低，色散低，多用作光學(xué)玻璃。
氧化物玻璃又分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。硅酸鹽玻璃指基本成分為SiO的玻璃，其品種多，用途廣。通常按玻璃中SiO以及堿金屬、堿土金屬氧化物的不同含量，又分為：
①石英玻璃。SiO含量大于99.5%，熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，透紫外光和紅外光，熔制溫度高、粘度大，成型較難。多用于半導(dǎo)體、電光源、光導(dǎo)通信、激光等技術(shù)和光學(xué)儀器中。
②高硅氧玻璃。也稱vycor玻璃，主要成分為SiO含量約95%~98%，含少量BO和NaO，其性質(zhì)與石英玻璃相似。
③鈉鈣玻璃。以SiO含量為主，還含有15%的NaO和16%的CaO，其成本低廉，易成型，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，其產(chǎn)量占實用玻璃的90%?？缮a(chǎn)玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、燈泡等。
④鉛硅酸鹽玻璃。主要成分有SiO和PbO，具有獨特的高折射率和高體積電阻，與金屬有良好的浸潤性，可用于制造燈泡、真空管芯柱、晶質(zhì)玻璃器皿、火石光學(xué)玻璃等。含有大量PbO的鉛玻璃能阻擋X射線和γ射線。
⑤鋁硅酸鹽玻璃。以SiO和AlO為主要成分，軟化變形溫度高，用于制作放電燈泡、高溫玻璃溫度計、化學(xué)燃燒管和玻璃纖維等。
⑥硼硅酸鹽玻璃。以SiO和BO為主要成分，具有良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，用以制造烹飪器具、實驗室儀器、金屬焊封玻璃等。硼酸鹽玻璃以BO為主要成分，熔融溫度低，可抵抗鈉蒸氣腐蝕。含稀土元素的硼酸鹽玻璃折射率高、色散低，是一種新型光學(xué)玻璃。磷酸鹽玻璃以PO為主要成分，折射率低、色散低，用于光學(xué)儀器中。
（1）普通玻璃（NaSiO、CaSiO、SiO或NaO·CaO·6SiO）。
（2）石英玻璃（以純凈的石英為主要原料制成的玻璃，成分僅為SiO）。
（3）鋼化玻璃（與普通玻璃成分相同）。
（4）鉀玻璃（KO、CaO、SiO）。
（5）硼酸鹽玻璃（SiO、BO）。
（6）有色玻璃在（普通玻璃制造過程中加入一些金屬氧化物。CuO——紅色；CuO——藍(lán)綠色；CdO——淺黃色；CoO——藍(lán)色；NiO——墨綠色；——藍(lán)紫色；膠體Au——紅色；膠體Ag——黃色）。
（7）變色玻璃（用稀土元素的氧化物作為著色劑的高級有色玻璃）。
（8）光學(xué)玻璃（在普通的硼硅酸鹽玻璃原料中加入少量對光敏感的物質(zhì)，如AgCl、AgBr等，再加入極少量的敏化劑，如CuO等，使玻璃對光線變得更加敏感）。
（9）彩虹玻璃（在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化劑和溴化物制成）。
（10）防護(hù)玻璃（在普通玻璃制造過程加入適當(dāng)輔助料，使其具有防止強(qiáng)光、強(qiáng)熱或輻射線透過而保護(hù)人身安全的功能。如灰色——重鉻酸鹽，氧化鐵吸收紫外線和部分可見光；藍(lán)綠色——氧化鎳、氧化亞鐵吸收紅外線和部分可見光；鉛玻璃——氧化鉛吸收X射線和r射線；暗藍(lán)色——重鉻酸鹽、氧化亞鐵、氧化鐵吸收紫外線、紅外線和大部分可見光；加入氧化鎘和氧化硼吸收中子流。
（11）微晶玻璃（又叫結(jié)晶玻璃或玻璃陶瓷，是在普通玻璃中加入金、銀、銅等晶核制成，代替不銹鋼和寶石，作雷達(dá)罩和導(dǎo)彈頭等）。
（12）玻璃纖維（由熔融玻璃拉成或吹成的直徑為幾微米至幾千微米的纖維，成分與玻璃相同）
（13）玻璃絲（即長玻璃纖維）。
（14）玻璃鋼（由環(huán)氧樹脂與玻璃纖維復(fù)合而得到的強(qiáng)度類似鋼材的增強(qiáng)塑料）。
（15）玻璃紙（用粘膠溶液制成的透明的纖維素薄膜）。
（16）水玻璃（NaSiO）的水溶液，因與普通玻璃中部分成分相同而得名）。
（17）金屬玻璃（玻璃態(tài)金屬，一般由熔融的金屬迅速冷卻而制得）。
（18）螢石（氟石）（無色透明的CaF，用作光學(xué)儀器中的棱鏡和透光鏡）。
玻璃的物態(tài)
玻璃的物態(tài)玻璃并不完全是固體
任何一種物質(zhì)是什么形態(tài)，決定于其原子或分子的排列方式和相互作用方式。原子間相互作用力強(qiáng)，位置固定，就是固體；原子間相互作用力弱，可自由移動，就是液體；原子間作用力極小，可自由擴(kuò)散，就是氣體。
玻璃既不是晶態(tài)，也不是非晶態(tài)，也不是多晶態(tài)，也不是混合態(tài)。理論名稱叫玻璃態(tài)。玻璃態(tài)在常溫下的特點是：短程有序，即在數(shù)個或數(shù)十個原子范圍內(nèi)，原子有序排列，呈現(xiàn)晶體特征；長程無序，即再增加原子數(shù)量后，便成為一種無序的排列狀態(tài)，其混亂程度類似于液體。在宏觀上，玻璃又是一種固態(tài)的物質(zhì)。
玻璃就是這樣一種物質(zhì)。造成玻璃這種結(jié)構(gòu)的原因是：玻璃的粘度隨溫度的變化速度太快，而結(jié)晶速度又太慢。當(dāng)溫度下降，結(jié)晶剛剛開始的時候，粘度就已經(jīng)變得非常大，原子的移動被限制住，造成了這種結(jié)果。所以，玻璃態(tài)類似于固態(tài)的液體，物質(zhì)中的原子永遠(yuǎn)都是處于結(jié)晶的過程中。
因此，玻璃中的原子位置看似固定，但是原子間依然有作用力促使它具備重新排列的趨勢。并不是一個穩(wěn)定的狀態(tài)，這和石蠟中的原子狀態(tài)不同。所以，同樣不是晶體，常溫下，石蠟完全是固體，而玻璃卻可以被看作是粘度極大的液體。
揭示玻璃非固體之謎
玻璃表面看上去是固體，實際上并不是。50多年來，科學(xué)家一直在嘗試弄清玻璃的本質(zhì)。近日，英國、澳大利亞及日本的科學(xué)家聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，玻璃無法成為固體的原因在于玻璃冷卻時所形成的特殊的原子結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文6月22日在線發(fā)表于《自然—材料學(xué)》（Nature Materials）上。
主要研究人員、英國布里斯托爾大學(xué)的Paddy Royall說：“一些材料在冷卻時會形成結(jié)晶，其原子會以高度規(guī)則的模式進(jìn)行排列，稱為“晶格”（lattice）。不過玻璃在冷卻時，原子擁堵在一起，幾乎隨機(jī)排列，妨礙了規(guī)則晶格的形成。”
在實驗中，為了觀察微觀原子的真實運動情況，研究人員利用較大的膠體微粒模擬原子，并用高倍顯微鏡進(jìn)行觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些粒子形成的凝膠因為構(gòu)成了二十面體結(jié)構(gòu)而無法形成結(jié)晶——這與20世紀(jì)50年代布里斯托爾大學(xué)的Charles Frank作出的預(yù)測相一致。這種結(jié)構(gòu)解釋了為什么玻璃是“玻璃”而不是液體或固體。