微晶玻璃的定義及歷史發展

【中玻網】微晶玻璃是由玻璃的控制晶化制得的多晶固體。晶化就是通過把適當的玻璃經受仔細制定的熱處理制度使玻璃中成核及結晶相生長。在許多情況下，晶化過程幾乎可以全部完成，通常只存在小部分的剩余玻璃相。
　　
　　在微晶玻璃中，晶相是全部從一冷均勻玻璃相中通過晶體生長而產生，這和傳統陶瓷材料不同。在陶瓷材料中雖然由于固相反應可能出現某些重結晶或新的晶體，但大部分結晶物質是在制備陶瓷組分時引入。微晶玻璃和玻璃的不同處是在于它大部分是晶體，而玻璃則是無定形或非晶態。
　　
　　歷史：
　　
　　實用微晶玻璃的發展是比較近代的事，雖然很久就知道多數玻璃在適當的溫度下加熱足夠的時間就可能結晶或失透。這一認識促使法國化學家魯米汝爾進行了從玻璃制備多晶材料的早期嘗試。他指出，如果把玻璃瓶安放在砂子和石膏的混合物中經受數天赤熱處理，它就將變成不透明的類瓷的物體。雖然魯米汝爾能夠把玻璃轉化成多晶陶瓷，但他沒有完成對晶化過程的控制，而這對于制造真實的微晶玻璃是必要的。按照他的工藝過程所制備的材料具有低的機械強度，并且在熱處理過程中制品可能會產生變形。
　　
　　在魯米汝爾的研究之后約二百年，美國康寧玻璃廠進行了研究，才使微品玻璃發展到今日的面貌。靠前個重要的步驟是光敏玻璃的發現。這種玻璃含有小量的銅、銀合金，在玻璃的熱處理中它們能以較小的晶體析出。如果玻璃在熱處理之前用紫外光照射，則析出過程的進行可容易得多。若用適當的掩模或照相底板進行選擇性的照射，就可以在玻璃上產生攝影的圖象。
　　
　　在嗣后的發展中，證明感光玻璃中被照射的區域，由于在原先的金屬晶體上再析出一些晶體而能不透明。但是用這種方法制成的材料，不應該認為是微晶玻璃，因為其中晶體只占較終材料的一小部分。
　　
　　康寧玻璃廠斯徒基把感光后不透明的玻璃加熱到比平常在熱處理過程中所用的更高溫度，獲得了重要的基本的發現。他發現玻璃沒有熔化，而是轉變為不透明的多晶陶瓷材料。這種材料具有比原始玻璃高得多的機械強度以及其它的性能，如電絕緣性能，也顯著改善。在這種從玻璃到陶瓷形態的轉變中，制品沒有變形，只有微小的尺寸改變。這種材料代表靠前批真實的微晶玻璃。顯然，這些微小的金屬晶體成為玻璃中主晶相析晶的成核位。大量晶核的存在，以及它們在整個玻璃中的均勻分布，保證了晶體的均勻生長以及晶體骨架的形成，以維持當溫度提高時玻璃制品的剛性。
　　
　　感光金屬成功地用作玻璃控制晶化的品核劑，為其它類型晶核劑的發展開辟了道路，它們不再要求把玻璃照射作為必要的步驟。這后一方法通常依靠在玻璃中析出的膠體顆粒作為成核位。斯徒基推出以二氧化鈦為晶核劑的范圍很廣的玻璃組成。英國的邁克米蘭及其同事們發現了利用金屬磷酸鹽促使玻璃的控制晶化。嗣后在許多國家的研究者的研究中發現了很多不同類型的用于微晶玻璃生產的晶核劑。