玻璃新知
玻璃新知
何謂玻璃?

 

玻璃是一種呈玻璃態的無定形體,熔解的玻璃經過迅速冷卻(過冷)而成形,雖為固態,但各分子因沒有足夠時間形成晶體,仍凍結在液態的分子排布狀態。

玻璃一般而言是透明、脆性、不透氣、並具一定硬度的物料。玻璃在日常環境中呈現化學惰性,亦不會與生物起作用。玻璃一般不溶於酸(例外:氫氟酸與玻璃反應生成SiF4,從而導致玻璃的腐蝕),但溶於強鹼,例如氫氧化銫。最常見的玻璃是鈉鈣玻璃,包括75%的二氧化矽(SiO2)、由碳酸鈉中製備的氧化鈉(Na2O)以及氧化鈣(CaO)及其他添加物。

因為玻璃透明的特性,因此有許多不同的應用,其中一個主要應用是作建築中的透光材料,一般是在牆上窗戶的開口安裝小片的玻璃(玻璃窗),但二十世紀的許多大樓會用玻璃為其側面的包覆,即玻璃幕牆大樓。玻璃可以反射及折射光線,而且藉由切割或是拋光,可以提昇其反射或折射的能力,因此可以作透鏡、三棱鏡、其至高速傳輸用的光纖。玻璃中若加入金屬鹽類,其顏色會改變,玻璃本身也可以上色,因此可以用玻璃製作藝術品,包括著名的花窗玻璃。

玻璃雖然容易脆斷,但非常的耐用,在早期的文化遺址中都發現許多玻璃的碎片。因為玻璃可以形成或模製成任何的形狀,而且本身是無菌的,因此常用來作為容器,包括碗、花瓶、瓶子、玻璃杯。堅硬的玻璃也常作為紙鎮、彈珠等。若製成玻璃纖維或是玻璃棉,可以作為隔熱的材料。若將玻璃嵌入有機塑料中,是複合玻璃纖維中的重要的加固材料。

在科學上,玻璃的定義較為廣泛,是指加熱到液態時會出現玻璃轉化的無定形固體。有許多材料都符合這類玻璃的條件,包括一些金屬合金、離子鹽類、水溶液及聚合物。在包括瓶子及眼鏡的許多應用中,聚合物玻璃(如壓克力、聚碳酸酯及PET)的重量較輕,可以取代傳統的矽玻璃。

玻璃的種類

因化學成分、用法、製作方法的不同分成非常多種類別,大部分主要以二氧化矽(SiO2)作為主要成分,在一般使用上主要分成四大種類,鈉鈣玻璃(Soda Lime Glass)、鉛玻璃(Lead Glass)、硼矽酸玻璃(耐熱玻璃)、石英玻璃,這四種玻璃占全部的95%左右。

鈉鈣玻璃(ソーダガラス、Soda Lime Glass)

其原料以石灰為主,一般常被用在製作窗戶玻璃或是玻璃瓶等物品。

鉛玻璃(クリスタルガラス、Lead Glass)

若其氧化鉛(PbO)含量高於20%稱為水晶玻璃,若低於20%則稱為蟬水晶玻璃

硼矽酸玻璃(ほうけい酸ガラス、耐熱玻璃、Pyrex Glass)

過去常被使用在燒瓶、燒杯等實驗用具,近年來在因其耐熱性也常被使用在家用日常用品上。

石英玻璃(石英ガラス)

石英玻璃,是一種只含二氧化矽單一成份的特種玻璃,含量可達99.999%。其耐熱性相當出色,常使用在光纖及半導體,也能使用在飛機的對外窗戶。

強化玻璃(強化ガラス)

強化玻璃是由浮法玻璃經過快速冷卻熱處理而製成,強度較浮法玻璃高4至6倍,且破裂時只會形成小的碎片,不會有大塊鋒利的碎片。但在強化後,強化玻璃上有任何損壞或裂痕,都會造成整片玻璃的碎裂

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