多才多藝話玻璃

晶瑩剔透的葡萄酒杯、快速飛升的火箭、外太空運轉的太空望遠鏡、提高通訊速度的光纜，以及不會引起排異反應的移植骨頭……這些看起來毫無關聯的東西卻存在一個共同點——它們使用的都是目前處于技術革新前沿的一種材料：玻璃。各種玻璃在許多領域廣泛使用，其用途還在不斷地擴大。

玻璃的發現充滿神秘色彩

傳說，很久以前，一艘歐洲腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，商船擱淺了，船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋，搬來木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做起飯來。當他們吃完飯收拾餐具準備回船時，突然發現了一個奇妙的現象：只見鍋下沙子上有種東西晶瑩發光。原來，這些閃光的東西，是他們做飯時用來做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發生化學反應而產生的物質，這就是最早的玻璃。

這個故事真實與否已難以考證，但早在公元前2000 年，美索不達米亞人已開始生產簡單的玻璃制品，真正的玻璃器皿出現在公元前1500 年的埃及。公元前4 世紀，羅馬人把玻璃用在門窗上。1291 年，意大利成了制造玻璃的強國，這時的玻璃制造技術已經相當發達。玻璃真正成為生活中的用品是在1688 年，一個叫納夫的人制造出大塊玻璃，使玻璃走進普通的百姓家。

在西方，人們常把玻璃說成是上帝賜予人類的最佳禮物，玻璃給世人帶來了生活的喜悅和創作的靈感。對于這種兼堅硬和脆弱于一身的材料，人們將其應用在越來越多的領域。

智能玻璃讓窗簾“失業”

2007 年1 月，日本產業技術綜合研究所推出了第一種可以自行變化透明度，也可以根據用戶自己的意愿變得如鏡子一樣的玻璃。這種玻璃的關鍵之處在于置于內壁的兩塊玻璃板，一塊用鈦鎂合金制成，另一塊則以鈀為材料。兩塊玻璃板之間的空間則根據想要達到的效果填滿各種氣體。例如，如果注入含微量氫的無氧氣體，玻璃就會變得透明；相反，玻璃則猶如一面反射鏡。

這一新技術使擁有光反應變色層的玻璃家族得以豐富。它可以運用于制造眼鏡片或用在電子方面。此外，還有電子反光玻璃，如正處于發展階段的懸浮粒子裝置，通過導電涂層的作用使玻璃從不透光變為透明狀態。這一技術可以用來制造智能窗戶，只需按動開關就可以改變玻璃的透光效果，住宅和辦公機構都可以安裝這樣的窗戶。電子反光玻璃的使用讓窗簾完全被束之高閣。

研究人員認為，新的“鏡子玻璃”技術比原來的電子反光玻璃更能達到節能效果。因為電子反光玻璃使用時間過長后會變熱，而且熱量會傳遞到室內，空調的使用不可避免。如果在住宅和汽車上使用新的“鏡子玻璃”，則可以減少30％的能源消費。

以上所有技術都是為了隔離空間，但是在此方面最為大膽的革命是氣凝膠的使用。研究人員認為氣凝膠，是目前所知的最好的隔離材料，這種材料可以讓居室溫度僅通過一根蠟燭就變得暖洋洋。

美國航天局甚至也把氣凝膠用于制造航天飛機的窗戶。研究人員還相信，未來這種材料可用于信用卡上的透明磁條。

用途比鋼還要廣泛

遙遠年代的腓尼基商人如何也想象不到，這種幾千年前偶然發現的材料，今天可以在多種領域一展身手。世界上生產的2％～5％的玻璃用于從化學到醫藥等各個領域，此外還包括電子、航天和軍事等領域。

由于技術的進步，短短30 年間，玻璃的質地越來越堅硬，但重量越來越輕，用途比鋼還要廣泛。玻璃纖維可以運用在多種領域。玻璃纖維分為短纖維和長纖維。短玻璃纖維在建筑業上作為隔熱和隔音層材料使用得越來越多。長玻璃纖維則用來增強熱塑性塑料，甚至可以作為鋼的替代品加入了玻璃陶瓷生產的合成材料來加固堤壩、橋梁或水庫。此外，還可以用來制造軍用盾牌。美軍正與公司合作研發有防彈功能的被稱為“E－glass”玻璃纖維的結構，以確保戰場上信息中心的安全。據說，只要在營地帳篷內壁襯有這種玻璃纖維板，就可以保護士兵不受6.5 米之外爆炸的傷害。

當玻璃變為玻璃陶瓷后，它的使用范圍就更為廣泛。玻璃陶瓷可以應付溫度的急劇變化，擁有比普通玻璃更強的絕緣作用。因此，玻璃陶瓷不僅可以用于廚房灶具，還可以用于抗化學腐蝕的工廠和醫院的地面材料，以及航空航天領域。

玻璃陶瓷還可用于天文觀測中。歐洲南方天文臺的可見及紅外波段巡天望遠鏡就是利用玻璃陶瓷材料制作的大視場望遠鏡。該望遠鏡使用的是Zerodur 微晶玻璃，由一個直徑4 米的鏡片構成，重達5噸。Zerodur 微晶玻璃如今已經成為建造天文研究設備的標準材料，因為它是一種高均勻性的材料，膨脹系數近似為零，成像效果不會因為溫度的變化而改變。研究人員指出：“高成像質量使我們可以觀測到更小的天體。”“哈勃”望遠鏡也準備用一個直徑1.2 米的Zerodur 微晶玻璃鏡片替換目前的微晶玻璃鏡片。新的鏡片可以觀測到比目前遠30 倍的天體。此外，目前世界上最大也是最精準的陀螺方向儀也使用這種微晶玻璃。

同樣，醫學領域也離不開玻璃材料。例如，生物活性陶瓷玻璃可以用來制作不會產生身體排異反應的器官組織、人造脊椎和人造頜骨。用生物活性玻璃為材料制成的人造骨骼移植也不會產生身體排異反應。目前普遍使用的兩種生物活性玻璃可以用來進行中耳耳骨移植。它的優勢是人造耳骨在與血液接觸時，會產生羥基磷灰石，這是一種骨骼形成中的磷酸鈣。因此，人體會自動將生物活性玻璃辨別為一種天然物質。此外，還有另一種玻璃材料被牙科醫生大加贊賞。它是一種不會產生排異反應的物質，可以達到自我堅固的效果，而且與牙齒同色，還可以改變透明度。它一般在補牙時用作填料，不僅可以貼緊牙齒結構，還可以防止齲齒的再次產生。

玻璃是目前存在的最先進的材料之一。沒有它，信息革命就無從談起。它可以在紅外線傳輸和電腦存儲中被用作半導體材料。但是，光纖才是真正的革命。如果說傳統的銅電纜可以允許1 000 萬條信息同時傳輸的話，那么光纜則可以允許1 萬億條信息的同時傳輸。

毫無疑問，玻璃在我們的日常生活中有著廣泛用途，而且可以肯定的是隨著科技的發展，未來它的用途還將繼續擴大。