玻璃到底是什么物质???原来这么多年我都理解错了
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文:制造原理 作者风云哥
Hello大家好,我是风云
正月十五元宵节临近
你的家乡有没有热闹的庙会呢
今天去赶庙会,一个小摊前热闹非凡
大人小孩都在挑挑拣拣,
究竟是什么如此吸引人呢
挤进去一看,原来是玩玻璃球的
玻璃大家都很常见
玻璃水杯,玻璃幕墙,大落地窗等等
大家有没有想过玻璃到底是什么
今天就带大家了解一下这个伟大的发明
提到玻璃,那种特殊的质感非常能够代表现代风格,其实不然,玻璃算是人类最早得到的人造材料,早在四千多年前的两河流域就发现了人造的璃颗粒,中国在3000年前的商代也有对玻璃的记载
玻璃的发现还是一个偶然的机会,人们发现在石灰石和石英砂上点起火堆,燃烧过火堆的灰烬里有一些坚硬质地的结晶,利用这些结晶就制造出了第一件玻璃制品,现在的玻璃价格并不贵,也非常容易获得,也许大多数人觉得玻璃向来都是廉价之物,而然玻璃在历史上算是最昂贵的材料了,直到第二次工业革命,玻璃才逐步成为日常用品,在此之前,玻璃实打实的算作奢侈品。
现代玻璃制造业原料是石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等,将他们按照规定的比例倒入熔炼炉中高温加热到熔融状态,直至到无气泡的玻璃浆。
这时候玻璃还是滚烫的流体,要想让玻璃浆变成日常使用的有形状的固体,就要进入成型工序,将玻璃浆冷却到一定温度,使其具有一定的粘性和可塑性,工业上成型的方法主要是压制和吹制,将一定量的玻璃注入到模具里,用压力设备进行成型,主要应用于玻璃杯和玻璃碗,玻璃瓶则是吹制成型的。
成型之后还有一道退火工序必不可少,玻璃制品在成型过程中经过了温度和形状的变化,在内部产生了不均匀的应力,如果不加退火直接冷却,就会造成冷暴的现象,所谓的退火就是将成型的物品在一定温度下保存一定时间,或者缓慢冷却,这样的玻璃制品才可以有一部分对外力的抗性。
大家有没有发现一个有趣的现象,似乎很少有一种材料能像玻璃这样,可以加热到粘稠状态进行塑性,而其只要保持这一温度下,并不会变成液态,或者固态,玻璃的这一种自带属性,便称作玻璃态,也颠覆了传统的固液气三态成为了第四态。那要解释这一状态的产生,就要深入到另一个层次,了解晶体与非晶体的奥秘了。
放眼看去,自然界中很多矿物都是固体,而人类现代工业下的新材料半数以上也是固体,比如金属合金,玻璃,陶瓷,水泥,橡胶,木材等。而绝大多数的固体是晶体,只有玻璃之类的物质是非晶体。晶体与非晶体的本质差别就是非晶体不能不能自发的呈现多面体外形,微观结构上原子排列相对无序。
另一个直观的现象就是晶体都有自己明确的熔点温度,比如白银是一种金属晶体,它的熔点是961.36摄氏度,温度超过这个节点,白银内部分子结构发生变化,就会化作液体状态,而低于这个温度则变成固态。
而玻璃只要温度升高,就开始变得向粘稠方向发展,其内部的分子结构不发生变化,也就是说,玻璃并没有固定熔点,只有一个状态改变的温度范围。而这个范围就赋予了玻璃在工匠手中变成一种艺术品。
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