大多數(shù)無(wú)機(jī)玻璃都可以通過(guò)適當(dāng)?shù)母邷責(zé)崽幚韽姆蔷B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為反玻璃化（晶化），而通過(guò)控制結(jié)晶過(guò)程可以得到晶粒細(xì)小的多晶材料，通常將這種材料稱為玻璃陶瓷。玻璃陶瓷還有一個(gè)別名——微晶玻璃，其制備通常需要加入形核劑來(lái)促進(jìn)晶化，這就跟一般的玻璃在制造過(guò)程中并不希望其表面發(fā)生自發(fā)晶化恰恰相反！玻璃陶瓷往往包含有殘留的玻璃相、一種或多種晶體相。玻璃陶瓷的結(jié)晶度在0.5%到99.5%之間變化，但更常見的是在30%到70%之間變化。玻璃陶瓷的結(jié)晶度是可控的，這就意味著我們可以通過(guò)不同的工藝制得一系列具有不同性質(zhì)的玻璃陶瓷或者根據(jù)需要的性質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)玻璃陶瓷的結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)工藝。

    和一般燒結(jié)得到的陶瓷不同，玻璃陶瓷天生就沒(méi)有氣孔，但在有些情況下，氣孔或氣泡也會(huì)在晶化后期出現(xiàn)。玻璃陶瓷有4個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）能通過(guò)任何一種玻璃成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)；（2）可以針對(duì)某個(gè)特殊應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)玻璃陶瓷的納米或微觀結(jié)構(gòu)；（3）幾乎沒(méi)有氣孔；（4）具有許多優(yōu)良性質(zhì)，比如熱膨脹系數(shù)低（根據(jù)需要可以使熱膨脹系數(shù)為零）、機(jī)械強(qiáng)度和熱導(dǎo)率較高等，并且可以對(duì)一系列所需要的性質(zhì)進(jìn)行組合（例如有的玻璃陶瓷廚具同時(shí)具有低熱膨脹系數(shù)和透明性質(zhì)，有的牙科用玻璃陶瓷材料同時(shí)具有高強(qiáng)度、高韌度、半透明、生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性等性質(zhì)）。 這類材料最吸引人的特點(diǎn)可能就是它比較容易制造，傳統(tǒng)的玻璃成型技術(shù)能非常便捷地應(yīng)用到無(wú)孔玻璃陶瓷制品的大規(guī)模生產(chǎn)中。
 

玻璃陶瓷制品
 

    玻璃陶瓷的制備一般需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟。第一步是通過(guò)常規(guī)的玻璃制造過(guò)程形成玻璃，第二步是玻璃的成形、冷卻以及將其重新加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上（根據(jù)需要第二步有時(shí)還會(huì)進(jìn)行重復(fù)），大多數(shù)情況下會(huì)在玻璃組成中加入貴金屬、氟化物、ZrO、TiO2、P2O5、Cr2O3或Fe2O3等形核劑來(lái)促進(jìn)成核，使得制品的內(nèi)部在這個(gè)熱處理過(guò)程中發(fā)生部分晶化。此外，還有兩個(gè)不太常用的方法，一個(gè)是在在粘滯性熔體的冷卻過(guò)程中誘導(dǎo)和控制內(nèi)部晶化，另一個(gè)是使玻璃顆粒壓塊同時(shí)進(jìn)行燒結(jié)和晶化。

    而談到玻璃陶瓷的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明，那可真是個(gè)意外！1953年，康寧公司的一位年輕研究員Stookey將一片沉積有銀顆粒的二硅酸鋰玻璃放在600℃的爐子中進(jìn)行退火，并打算獲得一張永久性的照片，可是他一不小心將玻璃加熱到了900℃，本以為玻璃已經(jīng)融化并損壞了爐子，然而令Stookey吃驚的是出現(xiàn)在他面前的是一塊沒(méi)有改變形狀的白色材料，他隨手將它扔到了地板上，更令他吃驚的是這塊白色材料并沒(méi)有破碎，而如果是玻璃早就被“五馬分尸”了。這就是世界上第一塊玻璃陶瓷——Fotoceram！此后，來(lái)自世界各地高校、研究所和公司的相關(guān)論文和專利就源源不斷涌現(xiàn)出來(lái)。

    第一款商業(yè)用的玻璃陶瓷是在20世紀(jì)50年代后期被開發(fā)出來(lái)的，并用作飛機(jī)和火箭的雷達(dá)罩，此種用途的玻璃陶瓷必須要有能經(jīng)受雨水侵蝕和重返大氣層等極端條件考驗(yàn)的性質(zhì)，比如均一性、低介電常數(shù)、低熱膨脹系數(shù)、低介電損耗、高機(jī)械強(qiáng)度和高抗磨能力。商業(yè)上最重要的玻璃陶瓷體系是摻雜有CaO、MgO、ZnO、BaO、P2O5、Na2O或K2O的Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）體系，最常用的形核劑是ZrO2和TiO2，最主要的結(jié)晶相是具有高度非均一性和負(fù)熱膨脹系數(shù)的β-SiO2。LAS體系玻璃陶瓷可以經(jīng)受800℃到1000℃之間反復(fù)的溫度驟變。LAS玻璃陶瓷起初是用于鏡子和天文望遠(yuǎn)鏡鏡架，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入家用市場(chǎng)，比如爐灶、炊具、烘焙用具，此外，還用在投影儀反射器上。

    經(jīng)過(guò)大約60年的發(fā)展，玻璃陶瓷的應(yīng)用更加多元化，已經(jīng)出現(xiàn)的有可機(jī)加工陶瓷、建筑材料玻璃陶瓷、高強(qiáng)玻璃陶瓷、牙科用玻璃陶瓷、生物活性玻璃陶瓷、電導(dǎo)和絕緣玻璃陶瓷、透明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷盔甲等。

責(zé)任編輯：李玲珊

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