当前课程知识点:材料学概论 > 第8讲 玻璃材料及玻璃的应用 > 8.2 玻璃的定义和特征 > 8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义
那么现在玻璃有哪些用途
玻璃有哪些用途
那么窗玻璃
它不光透光而且遮风挡雨
我们在温暖的房间
可以观赏外界的美景
就是利用了玻璃什么 透明
它又是个遮风挡雨
平板显示器 电视用的玻璃
笔记本用的玻璃
这荧光灯用的玻璃
白炽灯泡 酒杯
啤酒瓶 玻璃瓶 水杯这些都是
玻璃的用途
注意 除了玻璃的传统用途之外
那么玻璃在高新技术当中
它的用途也越来越多
它为什么
就是因为它透明
你随便举例子
各种显示器
表面用的玻璃
那么光纤用的玻璃
光电子器件用的玻璃
波导用的玻璃等等这些
那么我们再看看
玻璃到底是怎么定义的
什么叫玻璃
什么叫玻璃
玻璃的定义按过去来讲
按工业上来讲
一般将玻璃定义为
熔体不发生结晶
经冷却得到的无机物质
好 它是个熔体
不发生结晶
经冷却得到的无机物质
那么这个定义
我觉得是这样
有不太科学的地方
不太科学的地方在哪儿
就是说玻璃除了熔凝冷却
熔凝之外
采取蒸镀 溶胶-凝胶等方法
都可以制取
因此传统工业上讲玻璃定义
是把过程
熔体不发生结晶
得到的无机物质
那么就叫做玻璃
它是一个过程来定义的玻璃
我觉得这里边有
不太确切之处
对玻璃的定义
我觉得应该从它的结构
定义比较更科学 当中
那么结构我们可以看到
那么左边 这是玻璃的
这是晶体 水晶
或者是叫
晶态的二氧化硅了
就是石英单晶
那么这是这种结构
同样是石英
也可以得到玻璃
那么这边就是玻璃
右边就是玻璃
那边就是石英单晶
这两个有什么区别
那显然那个是
对于石英单晶来讲
它是个规则有序的排列
规则有序的排列
它是短程有序 长程也有序
它用一个
抽象的一个晶格
那么晶格
由阵点所组成的
阵点有周期性 有等同性
整个晶体可以由什么
晶格重复来得到
这是晶体
那么玻璃就不是这样
它是个非晶态的东西
什么叫非晶态
短程有序 长程无序
你找不到一个
最小的结构单元
结构单元
整个的玻璃
可以用结构单元
无限的重复来得到 得不到
因此 晶体它是图中表示
化学组成均为二氧化硅的
单晶 原子排列方式
单晶原子排列方式当中
它是规则排列
而在玻璃当中
原子呈无规则排列
它是个长程无序的
因此我们看 通过与单晶体的对比
可以给出玻璃的定义是什么
玻璃可定义为
满足下述两个条件的物体
第一条
是原子排列不规则
叫做短程有序 长程无序
这是结构特点
第二条
显示出玻璃态转化的现象
什么叫玻璃态转化的现象
不像冰一样
冰是个晶体
先加热
加热到冰点以后
它是一个冰水混合物
在这个时候
冰可以多 水可以少
冰可以少 水可以多
在温度不变的过程当中
它发生转变 相转变
这是晶态的特点
玻璃则不然
玻璃在加热的过程当中
它逐渐变软
逐渐变软
粘度变低
越来越软 粘度越来越低
粘度越来越低
最后才变成纯粹的液态
它有一个玻璃转变过程
所以对玻璃的定义就两条
一条原子排列不规则
第二条有玻璃转变现象
这是对玻璃的比较确切的定义
当然现在工业上
就按照下边的这种不严格的定义
我们要理解这件事
要理解这件事
好 那么我们看看
玻璃材料与金属
与高分子材料的比较
有什么特点
你看 它是不是透明
是不是有电流通过
会不会生锈
耐高温性能怎么样
加力时会发生什么现象
就可以看到
玻璃是透明的
它不会通过电流
它的绝缘性非常好
它也不会生锈
耐酸碱腐蚀
特别是石英玻璃
那个高温下金属
它容易弯曲
那么有机材料
温度一高
到一百度以上
它由于变软什么这些变粘
发生塑性变形
一般玻璃
到四五百度也不会发生弯曲
加力的时候
金属它可以发生
先是弹性变形
后是塑性变形
那么有机材料
弹性变形比较少
塑性变形范围比较大
但是玻璃
它宁碎不完
宁碎不完
说明它是个 宁碎不完
它不发生塑性变形
马上它就断裂
所以玻璃既透光
又遮风挡雨
特别是价格便宜
玻璃的这些特性
不仅能使我们在家享受
清澈明亮的生活
而且不管阴天下雨
都能欣赏窗外的美景
所以玻璃透明性
玻璃的稳定性
玻璃的便宜
因此玻璃用途非常非常大
这是从传统意义上说
但是我们现在理解玻璃
就是远不止传统的用途
它在高新技术当中
它的用途特别是近年来
在光电技术的发掘
它有一个突破性的进展
你看玻璃它也是氧化物所组成的
那么玻璃跟陶瓷
到底有什么差别
那么为什么
那个是形成陶瓷
形成玻璃
按说成分是差不太多的
那为什么
首先最主要的原因是什么
制取过程不一样
为什么说制取过程不一样
就是陶瓷我们讲
它是烧结成的
陶瓷是烧结成的
所谓烧结它是个固相压粉体
固相 粉末
形成一个坯体
坯体过程当中
加热到一定温度
注意温度
一定在熔点以下
陶瓷是在熔点以下
经过扩散
经过之间的反应
得到一种产物
玻璃则不然
玻璃它一定在
原料的熔点以上
到一千四百度
甚至到一千六百度
它充分的变成液态
液体反应更加充分
更加充分
得到的东西
各种氧化物它组成了什么
同一个相了
这种相就是玻璃相
我们知道陶瓷我讲过
陶瓷的组成
日用陶瓷的组成是什么
四大组成部分
晶象 晶界
气孔 还有一个玻璃相
它也有玻璃相
玻璃相是什么
玻璃相
一定是低熔点的玻璃
它把那个成分推出去了
最后变成低熔点的玻璃
是这个问题
但是即使对于玻璃来讲
是这样
有所谓的玻璃形成化合物
和玻璃修饰化合物之分
什么叫做玻璃形成化合物
比方说有些氧化物
它自己存在的时候
从液态冷却下来
就可以形成玻璃
比较典型的是什么
二氧化硅
三氧二硼
五氧化二磷 氧化锗
它自己从熔融态冷却下来
在室温冷却下来
就可以变成玻璃
这是它的特点所组成的
这种氧化物
那么实际上为了考虑
比方说降低熔点
增加透明度
得到其他所需要的性能
我们往里边加上一些
修饰化合物
加上一些修饰化合物
比方说石灰苏打玻璃
石灰苏打玻璃往里加氧化钠
往里加氧化钙
就是为了增加它的透明性
降低它的熔点
增加透明性 降低熔点
甚至降低价格
增加透明性 降低熔点
降低熔点以后
加工起来很方便
流动性非常好
流动性非常好加工起来比较方便
所以我们看玻璃
就是看首先是
玻璃形成化合物
和玻璃修饰化合物
这分这么两大类
你铅玻璃 加上铅干什么用
铅它重
你是个宝石拿在手里边沉甸甸的
宝石感
另外它折射率比较大
它闪闪发光
晶莹剔透
我们就把它什么
叫做氧化铅它也是什么
也是一个修饰化合物
从表当中
我们刚才讲的有石英玻璃
石英玻璃
它就是一个玻璃形成化合物
自己从熔融状态
冷却下来就可以变成玻璃
但石英玻璃它的优点
我们为什么取石英玻璃
做光纤
因为它损失比较低
我们做拉单晶的坩埚
它软化温度比较低
另外杂质比较少
我拉单晶用它
但是你纯粹的二氧化硅做玻璃
它粘度比较大
熔点非常高
价钱非常贵
加工起来比较难
所以石英玻璃
它就平常比较少用
我们石灰苏打玻璃
我刚才讲了
它的熔点低 透明性好
它的粘度低
硼硅酸玻璃 注意
硼硅酸玻璃
它是什么
低膨胀系数 等等这些
还有一些个变色玻璃
硼硅酸玻璃 它强度比较高
热膨胀系数比较低
铝硅酸玻璃
比方PDP电视用的这些玻璃
还有我们刚才讲的
注意 硼硅酸玻璃
有的玻璃当中
是无钾无钠的
我往里加三氧化二铝
等等这些为了提高它的强度
还有铅玻璃
我刚才讲了
还有硼硅酸玻璃
注意硼硅酸玻璃
这里边它没有二氧化硅了
它是什么
三氧化二硼
硼硅酸玻璃
还有磷酸盐玻璃
它里边玻璃形成化合物
它不是二氧化硅了
它是五氧化二磷
还有它的玻璃形成化合物
还有是氟化钙的
还有五氧化二磷的
用不同的 可以调整它
到目前为止
我们看看玻璃有哪些特点
我们可以想像
跟谁比
跟金属比
跟有机材料比
跟普通的陶瓷比
它有什么特点
我觉得是这样
透明 稳定 便宜
可以通过调整成分
来改善它的性能
它可变的花样非常多
可变的花样非常多
这是玻璃的特点
加工工艺比较简单
加工工艺跟金属比较起来
它比较简单
因此玻璃
作为一个重要的材料
现在应该说
已经受到各界的广泛的重视
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业


