玻璃是用什么做的？

玻璃是什么呢？我們知道固體材料可以分為有機材料和無機材料兩大類。有機材料有木材、塑料、有機玻璃、棉布、羊毛、尼龍等等。無機材料按照結(jié)構(gòu)可以分成單晶體、多晶體和玻璃三大類。單晶體有規(guī)則的外形和嚴格規(guī)則的結(jié)構(gòu)，例如紅寶石是氧化鋁單晶，水晶是二氧化硅單晶，金剛鉆則是碳的單晶。多晶體是大量小單晶的集合體，各種陶瓷、金屬都是多晶材料。玻璃是經(jīng)熔融、冷卻、固化而得到的非結(jié)晶固體。它的結(jié)構(gòu)在原子、分子范圍內(nèi)有一定規(guī)則（近程有序），但在宏觀范圍卻又沒有規(guī)則（遠程無序）。它可以依靠模具做成各種形狀。玻璃的這種無規(guī)則結(jié)構(gòu)，決定了玻璃的下列特性：

1．各向同性，玻璃的質(zhì)點排列總的說來是無規(guī)則的，但又是統(tǒng)計均勻的，因此，它的物理、化學性質(zhì)在任何方向都是相同的。而晶體則是各向異性的。例：電阻率、導(dǎo)熱系數(shù)、透過率、折射率等。

2．無固定熔點，玻璃由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是在一定溫度范圍內(nèi)逐漸變化的。而晶體是有確定的熔點的，例如，冰（水的晶體）在0゜C融化。玻璃的這一特性使它可用吹、拉、壓等多種方法成形。

3．組成和性能的可調(diào)性，玻璃的性能可隨其成分在一定范圍內(nèi)發(fā)生連續(xù)和逐漸的變化。而晶體則具有固定的成分和確定的性能。這樣，我們就可以調(diào)節(jié)玻璃的成分，使它的性能滿足使用的要求。

玻璃是如何生產(chǎn)出來的呢？玻璃的生產(chǎn)工藝包括：配料、熔制、成形、退火等工序。分別介紹如下：

1． 配料，按照設(shè)計好的料方單，將各種原料稱量后在一混料機內(nèi)混合均勻。玻璃的主要原料有：石英砂、石灰石、長石、純堿、硼酸等。

2．熔制，將配好的原料經(jīng)過高溫加熱，形成均勻的無氣泡的玻璃液。這是一個很復(fù)雜的物理、化學反應(yīng)過程。玻璃的熔制在熔窯內(nèi)進行。熔窯主要有兩種類型：一種是坩堝窯，玻璃料盛在坩堝內(nèi)，在坩堝外面加熱。小的坩堝窯只放一個坩堝，大的可多到20個坩堝。坩堝窯是間隙式生產(chǎn)的，現(xiàn)在僅有光學玻璃和顏色玻璃采用坩堝窯生產(chǎn)。另一種是池窯，玻璃料在窯池內(nèi)熔制，明火在玻璃液面上部加熱。玻璃的熔制溫度大多在1300~1600゜C。大多數(shù)用火焰加熱，也有少量用電流加熱的，稱為電熔窯。現(xiàn)在，池窯都是連續(xù)生產(chǎn)的，小的池窯可以是幾個米，大的可以大到400多米2。

3． 成形，是將熔制好的玻璃液轉(zhuǎn)變成具有固定形狀的固體制品。成形必須在一定溫度范圍內(nèi)才能進行，這是一個冷卻過程，玻璃首先由粘性液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軕B(tài)，再轉(zhuǎn)變成脆性固態(tài)。成形方法可分為人工成形和機械成形兩大類。

A．人工成形。又有（1）吹制，用一根鎳鉻合金吹管，挑一團玻璃在模具中邊轉(zhuǎn)邊吹。主要用來成形玻璃泡、瓶、球（劃眼鏡片用）等。（2）拉制，在吹成小泡后，另一工人用頂盤粘住，二人邊吹邊拉主要用來制造玻璃管或棒。（3）壓制，挑一團玻璃，用剪刀剪下使它掉入凹模中，再用凸模一壓。主要用來成形杯、盤等。（4）自由成形，挑料后用鉗子、剪刀、鑷子等工具直接制成工藝品。

B．機械成形。因為人工成形勞動強度大，溫度高，條件差，所以，除自由成形外，大部分已被機械成形所取代。機械成形除了壓制、吹制、拉制外，還有（1）壓延法，用來生產(chǎn)厚的平板玻璃、刻花玻璃、夾金屬絲玻璃等。（2）澆鑄法，生產(chǎn)光學玻璃。（3）離心澆鑄法，用于制造大直徑的玻璃管、器皿和大容量的反應(yīng)鍋。這是將玻璃熔體注入高速旋轉(zhuǎn)的模子中，由于離心力使玻璃緊貼到模子壁上，旋轉(zhuǎn)繼續(xù)進行直到玻璃硬化為止。（4）燒結(jié)法，用于生產(chǎn)泡沫玻璃。它是在玻璃粉末中加入發(fā)泡劑，在有蓋的金屬模具中加熱，玻璃在加熱過程中形成很多閉口氣泡這是一種很好的絕熱、隔音材料。此外，平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法。浮法是讓玻璃液流漂浮在熔融金屬（錫）表面上形成平板玻璃的方法，其主要優(yōu)點是玻璃質(zhì)量高（平整、光潔），拉引速度快，產(chǎn)量大 。

4．退火，玻璃在成形過成中經(jīng)受了激烈的溫度變化和形狀變化，這種變化在玻璃中留下了熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力會降低玻璃制品的強度和熱穩(wěn)定性。如果直接冷卻，很可能在冷卻過程中或以后的存放、運輸和使用過程中自行破裂（俗稱玻璃的冷爆）。為了消除冷爆現(xiàn)象，玻璃制品在成形后必須進行退火。退火就是在某一溫度范圍內(nèi)保溫或緩慢降溫一段時間以消除或減少玻璃中熱應(yīng)力到允許值。

此外，某些玻璃制品為了增加其強度，可進行剛化處理。包括：物理剛化（淬火），用于較厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽車擋風玻璃等；和化學剛化（離子交換），用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等。剛化的原理是在玻璃表面層產(chǎn)生壓應(yīng)力，以增加其強度。