本帖最后由 不可知的彼岸 于 2016-3-14 22:36 编辑
这次来给大家讲讲关于玻璃的小故事。
玻璃可以说是无处不在。它被广泛地应用于玻璃酒杯、餐具、建筑、汽车、火车、船只、飞机的制造中。同时,玻璃也是人造卫星,电脑、电视和手机的重要零件。现如今,我们对玻璃的需求更甚以往。平均一年全世界的玻璃产量便超过4百亿平方尺。
玻璃的奥秘何在?玻璃最主要的成分是二氧化硅,也就是沙子中所含有的主要成分。古时候的玻璃便是使用粗糙的沙子制成的。《鲁滨孙漂流记》中便有用沙土烧制玻璃的描写。不过,这样制造出来的玻璃会成结晶状,还会混有大量的杂质,而且很难烧成一大块。理论上光使用二氧化硅制造出高品质的玻璃是可能的——但这需要不可思议的高温——像火山一样的热度。确切地说温度大约高达摄氏1700度。古代几乎不可能制造这样的高温。
解决之道就是在二氧化硅中添加苏打灰或碳酸钠。使其熔点可以降低到比较能控制的摄氏850度。然而,用这种方式制造出来的玻璃可溶解于水。用它做出来的器皿几乎和用易融化的巧克力做的茶杯一样,用途很有限。将这样的玻璃放入水中,几乎马上就出现了小小的玻璃碎片。而随着玻璃的开始溶解,水明显变得混浊。如果给予足够长的时间,比如一片口香糖大小的这样的玻璃大约在24小时内就可以完全消失。
是什么使现在的玻璃变得不熔于水呢?答案是玻璃中所含的第三种也是最后一种成分:取自石灰岩的石灰。就这样,真的就是这么简单,只要这三种成分,然后玻璃就被制造了出来。
一般玻璃原料燃烧溶解后都形成液体粘稠液,要使其冷却成形,大都采用型吹法,使用各种材质的模型,如木材、粘土、金属等预先制成所需要的型器,把融化的玻璃液倒入模型内,待冷却后再将模型打开即成,一般用于吹玻璃无法制成的器具,大部分的工厂都采用此种方法,可以大量生产。
另一种为吹气成型法,即吹玻璃,就是取出适量的玻璃溶液,放于铁吹管的一端,一面吹气,一面旋转,并以熟练的技法,使用剪刀或钳子,使其成型。
吹玻璃的技术是叙利亚人大约在西元前1世纪发明的。这是一大突破,使玻璃在一夜之间成为了一种可以被大量制造的商品。
据统计,当时有文字记载的玻璃的实际用途共有1001种。这个数字很有趣,不是吗?
吹玻璃的技术看像吹泡泡一般简单,然而,实际上需要10年的训练才能造就一个真正合格的玻璃吹制师。在长管子的一端是刚从高温熔炉里取出来的玻璃泡,玻璃吹制师需要严格控制吹制过程中这个玻璃泡的温度——太热的话玻璃会在吹制的过程中发生摇晃,使最后做出来的玻璃发生扭曲变形,太冷的话熔融态的玻璃会提前凝固。而要做到这一点别无他法,只能凭借吹制师的个人经验。每次吹制玻璃都只能持续几分钟,之后就必须放回到火炉中重新加热。这一过程相当于铸剑师在锻造刀剑时的回炉程序。
玻璃史上最重要的突破之一,是威尼斯人在15世纪创造的。他们不用沙子做玻璃,而是使用从最纯的白水晶石中获取的二氧化硅,这样便可以制造出完全无色的透明玻璃。他们称这种玻璃为水晶玻璃。这是人类首次制造出完全透明的无色玻璃。
下一个重大进展是在1676年。一位名叫乔治瑞文斯克洛夫的英国人提出了无色铅水晶玻璃的完美配方,其秘诀就是在玻璃中添加氧化铅,从而制造出了铅水晶玻璃。这种玻璃非常适合雕刻,而且它又具有光辉灿烂的质感,因此又是制作水晶吊灯的好材料。用铅水晶制作而成的水晶吊灯照亮了整个17世纪。
辨别高品质铅水晶玻璃的最简单实用的方法之一就是:敲一下。好玻璃能发出清脆无比,带有些许长尾音的响声。而普通品质玻璃的声音则要沉闷,短促得多。铅水晶玻璃比普通玻璃更容易发生共振,但这也使它更容易被外部声音震碎。好在我们现在所使用的铅水晶玻璃都经过加固处理,非常结实。故而我们大可不必担心在欣赏歌剧表演的时候手里的玻璃高脚杯会突然炸裂这种事。
现代制造玻璃的最大突破之一,是浮式玻璃的发明。它的出现是玻璃制造工业一次了不起的革命,使得高品质的完美平板玻璃能够得以大规模制造。一座现代化的玻璃制造工厂一个星期就能制造出1万零五百公吨的浮式玻璃,真可以说是量大无比。
玻璃生产线从装有炎热的熔炉的一端开始。原料被推进燃烧温度超过摄氏1500度的炉内,生成的熔融态玻璃经混合搅拌后被倒入大约为摄氏1000度的融化的锡中。这便是浮式玻璃为何一片平坦的原因:液态玻璃会漂浮在融化的锡流之上,有如一面巨大的镜子。玻璃一旦漂浮起来之后便会被从锡槽上取下来。此时的玻璃相对而言仍然很脆弱,需要先小心冷却,然后才能进行切割处理。然后,从地狱之火中出现的最后的成品便展现在了眼前:一片无垠的完美平板玻璃。它会被钻石刀切割成固定的大小封装,最后将会被送到二级玻璃制造商处。他们会将它制造成各种各样的玻璃制成品——从双层窗用玻璃到车用挡风玻璃,五花八门,应有尽有。
打造玻璃世界是件很有趣的事,但安不安全却又是另外的一回事了。在大多数情况下,标准的玻璃一点也不适用。你肯定无法想象如果用制造沙漏的那种脆玻璃去制造摩天楼的外玻璃幕墙,其后果将会有多么“美妙”——玻璃幕墙会很轻易地就被砸成千疮百孔的筛子。
还好我们有替代品可供选择。在制造过程中将玻璃重新加热到摄氏600度以上,然后再迅速冷却。这个过程改变了玻璃的基本结构,如此操作便制成了比普通玻璃坚固四至六倍的强化玻璃。这种玻璃不仅更难打破,同时它碎裂成的玻璃块较大,比标准玻璃安全得多。
而现代科技所制成的层压玻璃多种多样,其中之一是电色玻璃。正常情况下用这种玻璃制成的玻璃门如同毛玻璃一般不透明,但让微小电流通过其液态水晶层,可将它从不透明变成透明。
另外的一种层压玻璃便是大名鼎鼎的防火玻璃。它内部有一层硅酸钠,具体作用过程为:在当温度上升到一定限度时,防火玻璃的外层开始破裂,暴露出内层的硅酸钠。硅酸钠会迅速变成不透明状态,将热气从玻璃表面反弹回去。硅酸钠的高含水量也有助于防止热气转移到玻璃的另一面。玻璃一面的温度超过摄氏550度,另一面却可以用手放心地去触摸,可以感到玻璃只是温温的,甚至不烫手。即使将温度提高到了摄氏900度,玻璃的隔热作用也经过40分钟才完全失灵。标准的防火门便是用这种玻璃制成的。
还有一种不可思议的玻璃便是大家所熟悉的防弹玻璃和装甲玻璃了。用小口径的霰弹枪做测试的结果:标准普通玻璃不出所料地被击得粉碎;层压玻璃,也就是汽车挡风玻璃的表现比较好一点,层压使得玻璃保持了大部分的完整,但却无法阻止子弹。现在来用2.2公分厚的防弹玻璃做实验。这种玻璃是以多层聚碳酸酯塑胶夹在强化玻璃之间做成的。当子弹打中玻璃时,子弹轻易穿过了外层。但聚碳酸酯迅速吸收子弹的动能,使它有气无力地停在玻璃的内层部分,并被其所施加的反作用力反弹了回去。
好了,这次的关于玻璃的小故事就先讲到这里吧。 |