二、玻璃新應(yīng)用
(一)光敏玻璃的后起之秀
美國(guó)康寧玻璃公司找到了制作新型光敏玻璃的方法。不過(guò),該方法并不會(huì)使攝影師感興趣,但它可用于高技術(shù)領(lǐng)域,從制造高級(jí)光學(xué)器件到生產(chǎn)集成電路芯片用的掩模。
其原理很簡(jiǎn)單:將光
敏化學(xué)試劑引入玻璃體中,使之曝光
加熱。這種玻璃的結(jié)構(gòu)具有高度的多孔性:微孔占總體積的30%,每個(gè)微孔的直徑只有20納米,大約能容納4000個(gè)原子。所用的化學(xué)試劑幾乎全部由羰基
金屬類(lèi)化合物組成。試劑曝光后,可脫除一個(gè)或多個(gè)CO分子,留下它的半裸金屬原子。金屬原子不"喜歡"單獨(dú)存在,而到處尋找一些物質(zhì),以取代它失去的羰基。金屬原子所能獲得的就是它周?chē)牟AВ识饘僭优c玻璃結(jié)合在一起。
當(dāng)玻璃加熱到200℃時(shí),受光照射的化學(xué)試劑留存下來(lái),而未曝光的試劑則被除去,相當(dāng)于"
固定"普通的照相圖像。該圖象并不模糊,因?yàn)槲⒖椎目讖街挥?a href='../../zsk/ct.asp?id=6636' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>可見(jiàn)光波長(zhǎng)的幾分之幾,所以微孔不致使光散射。當(dāng)玻璃加熱到約1200℃時(shí),微孔消失,形成致密玻璃,在玻璃中就存留下永久圖象。借助于有圖象的玻璃,可用來(lái)對(duì)其它物質(zhì)產(chǎn)生圖象,換言之,它可用作光刻的掩模,因而引起了半導(dǎo)體芯片制造者極大的興趣。
該玻璃的另一應(yīng)用領(lǐng)域是在光學(xué)系統(tǒng)的衍射光柵方面。光柵是光學(xué)儀器的心臟,它能將普通光分解成單色光。其傳統(tǒng)制法是將分隔狹窄的各線條刻入一片玻璃的表面。如今在這種光敏玻璃表面上產(chǎn)生圖象的線條可以起到同樣的作用,而且制備較容易。在玻璃處理過(guò)程中,如用其它的光敏試劑,還可使制成的玻璃產(chǎn)生不同的效果。
利用這種特性,可以做成復(fù)雜的透鏡陣列,最引人注目的是在光通訊方面。因?yàn)槔闷骷胁A?a href='../../zsk/ct.asp?id=6352' target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>折射率的可控變化,能消除光信號(hào)通過(guò)纖維光纜中的畸變。
(二)能源及其它
未來(lái)的玻璃在能源方面的應(yīng)用包括
太陽(yáng)能、激光核聚變以及核能三方面。在太陽(yáng)能利用方面,發(fā)展高效,耐久和低成本的
平板太陽(yáng)能收集器對(duì)于大規(guī)模利用太陽(yáng)能來(lái)為
民用建筑服務(wù)是必不可少的。通常平板收集器中的黑色吸收板同透明玻璃蓋板之間被空氣隔開(kāi)。為了減少
對(duì)流損耗,可以采用第二塊玻璃板。現(xiàn)階段效率低的原因在于
平板玻璃中的鐵離子對(duì)
太陽(yáng)輻射線的吸收、玻璃表面的反射吸收器上面空氣的對(duì)注等等。顯然,降低平板玻璃中的鐵含量和開(kāi)發(fā)新型的防反射涂層或低反射表面,將有利于提高太陽(yáng)能收集器的效率。
現(xiàn)在,激光誘發(fā)聚變與磁控聚變相結(jié)合,成為產(chǎn)生可控?zé)岷四艿闹饕緩健<す庹T發(fā)聚變就是使激光束按各向同性將氘和氚混合固體微球產(chǎn)生爆聚,使之致密,其
密度是液態(tài)時(shí)的10,000倍左右。玻璃在這類(lèi)核聚變中起了兩種作用:首先是用于高功率釹玻璃激光器,其次是用來(lái)作為氘和氚混合物容器的空心玻璃微球。
在核能方面,
放射性廢物是一種硝酸鹽溶液,處理后才轉(zhuǎn)變成固態(tài)干粉,其組成十分復(fù)雜,含有20余種元素。盡管有多種"貯藏"方法,但最有希望的一種是把放射性廢物轉(zhuǎn)變成化學(xué)穩(wěn)定的玻璃。這種玻璃不僅對(duì)水溶液必須有惰性和高的
機(jī)械強(qiáng)度,而且在貯藏過(guò)程中由于核裂變的繼續(xù)進(jìn)行,玻璃在長(zhǎng)時(shí)間的高溫下必須保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
玻璃也可應(yīng)用于另外一個(gè)截然不同的領(lǐng)域。這就是在德國(guó)以產(chǎn)白葡萄酒著稱(chēng)的萊茵河流域,有一個(gè)叫藍(lán)澤海姆的葡萄種植與釀造研究所。他們長(zhǎng)時(shí)間來(lái),對(duì)釀酒工藝一直在進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),釀酒不必再在傳統(tǒng)的木桶內(nèi)發(fā)酵,可以用大量的
硼硅酸鹽玻璃取而代之。以這種方式釀出的酒幾乎沒(méi)有
氧化,味美清香可口。
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