夏天的傍晚,正是約小(xiǎo)夥伴們一起吃燒烤喝(hē)冷飲的好時候。歡暢淋漓間,盛着小(xiǎo)龍蝦、烤肉串的鋼化玻璃餐桌在衆目睽睽之下,突然哐的一聲裂成碎渣,撒滿一地。奇哉怪也,這是怎麽一回事呢(ne)?
鋼化玻璃,又(yòu)稱強化玻璃,是一種預應力玻璃。在普通的玻璃表面采用(yòng)物(wù)理(lǐ)或化學(xué)方法,形成一層壓應力層,提高玻璃的硬度和強度,使玻璃能(néng)夠抵抗較大的沖擊和載荷。雖然鋼化玻璃很(hěn)硬,但随着使用(yòng)時間的變長(cháng),玻璃應力層中(zhōng)的應力在外部載荷或溫度沖擊作(zuò)用(yòng)下會逐漸在某些缺陷處聚集并由壓應力轉變為(wèi)拉應力。聚集的拉應力超過某一阈值,缺陷處的裂紋瞬間擴展延伸至整個玻璃,造成玻璃突然間地碎裂。
功能(néng)性玻璃的特點及作(zuò)用(yòng)
鋼化玻璃是玻璃的一種,除鋼化玻璃外,日常生活中(zhōng)我們還能(néng)看到防眩玻璃、防火玻璃、節能(néng)玻璃和光伏玻璃等功能(néng)性玻璃。這些玻璃各有(yǒu)什麽特點和作(zuò)用(yòng)呢(ne)?
防眩玻璃主要指的是AG玻璃,英文(wén)縮寫為(wèi)anti-glare glass。防眩玻璃又(yòu)稱為(wèi)減反射玻璃,它采用(yòng)特殊工(gōng)藝對玻璃表面進行處理(lǐ),形成半透明毛面,使玻璃的鏡面反射轉變為(wèi)漫反射,減弱炫光反射效果。防眩玻璃廣泛應用(yòng)于LED大屏幕、液晶顯示屏、觸摸屏、工(gōng)業儀表、導航儀、平面廣告保護屏、畫框、商(shāng)業櫥窗、博物(wù)館、美術館、藝術館、畫廊、展覽展示中(zhōng)心、玻璃幕牆等,防眩玻璃的應用(yòng),使儀表屏幕、畫報顯示的觀察角度變寬,觀察者無論從前面還是斜側面都能(néng)清晰地看到屏幕或畫報所呈現的内容。
防火玻璃是一種安(ān)全玻璃。一旦發生火災溫度升高時,防火玻璃的一面受火,但另一面可(kě)在一定時間内保持玻璃整體(tǐ)的完整性和隔熱性。防火玻璃被廣泛地應用(yòng)在建築領域,如耐火窗戶、建築用(yòng)玻璃幕牆、擋風擋煙垂壁玻璃、采光屋頂和防火玻璃地闆等。常見的防火玻璃是複合防火玻璃,其主要由兩片或多(duō)片平闆玻璃及透明防火膠組成,透明防火膠夾于平闆中(zhōng)間形成複合結構,其工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)是遇火時迎火面玻璃首先破裂,防火膠在高溫下快速發泡形成隔熱層,從而起到防火隔熱的作(zuò)用(yòng)。
節能(néng)玻璃主要是指冬季阻止熱量向外擴散和夏季阻擋熱量輻射進入室内的玻璃,外部環境寒冷時減少室内逸出熱量,炎熱時減少熱量進入室内。常見的節能(néng)玻璃包括:Low-E鍍膜玻璃(低熱輻射玻璃)和吸熱玻璃等。Low-E鍍膜玻璃通過在表面塗鍍一層幾個納米厚的特殊薄膜,降低玻璃的傳熱系數,達到阻熱效果,常用(yòng)于嚴寒寒冷地區(qū)。吸熱玻璃一般是通過玻璃表面塗鍍的吸熱膜來吸收熱量再以對流、輻射兩種形式向室内外散熱,降低直接透過玻璃的熱量,達到隔熱的目的。還有(yǒu)一種節能(néng)玻璃通過在原料中(zhōng)加入添加劑來達到保溫隔熱的效果。
光伏玻璃主要是指太陽能(néng)電(diàn)池的中(zhōng)的保護光電(diàn)器件的光伏玻璃蓋闆,主要起到保護脆弱的光電(diàn)矽電(diàn)池不受外界載荷等因素的破壞。光伏玻璃蓋闆一般都要經過壓應力表面處理(lǐ),玻璃的硬度和強度增大, 使其在大風天氣及溫差變化較大的工(gōng)況下仍然可(kě)以正常工(gōng)作(zuò)。此外,太陽能(néng)光伏玻璃相對于普通玻璃而言,一般需具(jù)有(yǒu)更高的透過率,使其能(néng)夠直接應用(yòng)于太陽能(néng)光伏發電(diàn)和太陽能(néng)發電(diàn)儲能(néng)系統。
防眩玻璃、防火玻璃、節能(néng)玻璃和光伏玻璃功能(néng)迥異,但它們有(yǒu)一個共同點,就是這些功能(néng)性玻璃都是在普通玻璃的基礎上加工(gōng)制造而來,那麽普通玻璃又(yòu)是怎麽來的呢(ne)?
玻璃的制造曆史
玻璃的制造有(yǒu)着悠久的曆史,5000年前,人們就利用(yòng)天然玻璃黑曜岩制成工(gōng)具(jù)和器皿。公(gōng)元前30世紀,亞洲西部新(xīn)月沃地的人們發現在燒制陶瓷時往往會生成熠熠生輝、晶瑩光滑副産(chǎn)物(wù)——玻璃。随着社會生産(chǎn)技(jì )術的發展,人們利用(yòng)随處可(kě)見的沙子,并加入從天然鹽堿湖(hú)曬取得到的碳酸鈉和由石灰岩煅燒出的氧化鈣,高溫反應就可(kě)得到主要成分(fēn)為(wèi)二氧化矽的玻璃。
受限于早期社會的低技(jì )術水平,當時制造的玻璃雜質(zhì)較多(duō)且不透明。直到公(gōng)元後,人們才開始用(yòng)純度更高的石英砂制造透明玻璃,并在玻璃熔融态時通入空氣吹出大型的玻璃容器。
公(gōng)元500年到1500年期間,制造玻璃的工(gōng)藝不斷叠代更新(xīn)。人們使用(yòng)草(cǎo)木(mù)灰中(zhōng)的碳酸鉀來取代天然堿中(zhōng)的碳酸鈉,因為(wèi)碳酸鉀的制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于天然堿中(zhōng)的碳酸鈉,所以玻璃的産(chǎn)量得到快速提高。
當時,人們利用(yòng)澆築壓延、平拉工(gōng)藝制造連續的平闆玻璃。壓延法是将熔化玻璃液澆築到壓延台後經壓延輥(包裹着石棉的圓柱形機件)輥壓成型、退火後制成平闆玻璃。平拉法是将熔融玻璃垂直引上後,經過轉向輥後使玻璃帶轉為(wèi)水平方向,在外力作(zuò)用(yòng)下拉伸為(wèi)平闆玻璃。
1674年,英國(guó)企業家喬治·雅田發現在玻璃生産(chǎn)過程中(zhōng)加入一氧化鉛,可(kě)以使玻璃熔點降低,600℃時就進入熔融态。此外,還能(néng)使玻璃的熔融态持續時間變長(cháng),方便對熔融态玻璃進行各種處理(lǐ)。
時至今日,制備玻璃的工(gōng)藝日趨成熟,各種各樣的玻璃制品出現在我們的生活裏,大至商(shāng)店(diàn)櫥窗裏的彩色玻璃,小(xiǎo)至我們天天使用(yòng)的手機屏幕,可(kě)以說玻璃讓我們的生活變得更多(duō)彩、更便捷。
說到手機屏幕,就不得不提作(zuò)為(wèi)屏幕支撐基闆的玻璃,除了要滿足優良的透光性要求外,玻璃基闆還必須具(jù)有(yǒu)較高的硬度以提供支撐承載作(zuò)用(yòng)。
玻璃的透明和硬度從何而來呢(ne)?
其中(zhōng)的奧秘就藏在玻璃的制備過程中(zhōng)。玻璃原料主要是随處可(kě)見的沙子,沙子的成分(fēn)是二氧化矽晶體(tǐ),其中(zhōng)矽(Si)原子與氧(O)原子以共價鍵的形式形成正四面體(tǐ)結構且長(cháng)程有(yǒu)序,使得沙子的強度極高。将沙子高溫熔化,打斷矽原子與氧原子之間的共價鍵,破壞了長(cháng)程有(yǒu)序結構,然後重新(xīn)冷卻,矽原子與氧原子再次形成共價鍵,但不形成規則有(yǒu)序結構,此時的玻璃以非晶體(tǐ)形式存在,可(kě)以讓可(kě)見光穿過内部而不發生散射,使玻璃透明。同時玻璃内部的矽氧原子形成的網狀空間結構使玻璃表現出高硬度。
玻璃,作(zuò)為(wèi)現代社會的标志(zhì)物(wù)之一,在現代城市化過程中(zhōng)發揮着重要作(zuò)用(yòng),為(wèi)現代化工(gōng)作(zuò)生活的高效和穩定默默貢獻着自己的力量。
城市,讓生活更美好。玻璃,讓發展更穩固。
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