簡介
微晶玻璃微晶玻璃（CRYSTOEandNEOPARIES）又稱微晶玉石或陶瓷玻璃，把加有晶核劑或不加晶核劑的特定組成的玻璃，在有控條件下進行晶化熱處理，使原單一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均勻分布的複合材料。微晶玻璃和普通玻璃區別是：前者部分是晶體，後者全是非晶體。微晶玻璃表面可呈現天然石條紋和顏色的不透明體，而玻璃則是各種顏色、不同程式的透明體。
微晶玻璃是綜合玻璃、石材技術發展起來的一種新型建材。因其可用礦石、工業尾礦、冶金礦渣、粉煤灰、煤矸石等作為主要生產原料，且生產過程中無污染，產品本身無放射性污染，故又被稱為環保產品或綠色材料。
微晶玻璃由晶相和殘餘玻璃相組成的質地緻密、無孔、均勻的熔結體，它是由某些玻璃加入一定量的成核劑（有時也不加），再經加熱（稱熱敏）或(和)光照（稱光敏）處理，使玻璃體內均勻地析出大量細小的晶體，而製成的透明或不透明材料。晶體尺寸一般小於0.1μｍ，晶體含量可達50％～90％（體積）。這類玻璃的機械強度、化學穩定性、電性能均優於普通玻璃，而生產工藝和使用原料卻與普通玻璃相似，還可大量利用工業廢料，成為20世紀60年代以來迅速發展的一種新型玻璃。
發現歷史
在1952年的一天，康寧玻璃廠（CorningGlassWorks）化學家唐·斯圖基（DonStookey）將一塊光敏玻璃的樣本放到火爐中，將溫度設定在600攝氏度。在加熱過程中的某個時刻，一名控制員犯了錯誤，將溫度提升到900攝氏度。斯圖基原本以為這塊玻璃將會熔化，火爐也將被燒毀；但當他打開爐門時卻奇怪地發現，這塊鋰矽酸鹽玻璃已經變成了一塊奶白色的薄板。當他試圖拿出這塊薄板的時候，由於鉗子未能夾緊的緣故，導致這塊玻璃樣本滑落在地，但卻沒有摔碎，而是彈了起來。
斯圖基後來入選了美國國家發明家名人堂（NationalInventorsHallofFame），但在當時他並不知道自己偶然間發明了第一塊有機微晶玻璃，這種材料隨後被康寧命名為“微晶玻璃”（Pyroceram），其重量比鋁要輕，但強度卻高於高碳鋼，與常規的鈉鈣玻璃相比則要高出許多倍。到最後，微晶玻璃找到了自己的定位，被用於從飛彈鼻錐到化學試驗室等各個領域中。此外，這種材料還能被用在微波爐中。在1959年，微晶玻璃第一次用於太空時代的用餐器具：Corningware（康寧餐具）。
特點
微晶玻璃台盆微晶玻璃具有比一般玻璃更為優良的特性，主要表現為：
1、具有更加穩定的化學性能：抗水合，抗水化能力，抗陽離子交換能力；
2、具有更高的機械強度；
3、具有更優良的電學性能：介電損耗率最低；
4、具有良好的熱學性能：熱膨脹係數低，熱振穩定性能好，高溫軟化的溫度點高。
結構特性
任何物質的結構都決定性質，性質又決定用途，作為微晶玻璃有那么多優良特性，又有廣泛用途，必然對應著其獨特的組構：化學成份SiO2，成核組分P2O5，Li2OTiO2,Al2O3等；物相：氣相95%，隱晶質~玻璃質<5%；結構：鋁質結構——細晶等粒緊密鑲結構及缺陷結構。
微晶玻璃的綜合性能主要決定三大因素：原始組成的成份、微晶體的尺寸和數量、殘餘玻璃相的性質和數量。後兩種因素是由微晶玻璃晶化熱處理技術決定。微晶玻璃的原始組成不同，其晶相的種類也不同，例如有β矽灰石、β石英、氟金雲母、二矽酸鋰等，各種晶相賦予微晶玻璃的不同性能。
分類
微晶玻璃製品微晶玻璃的性能是由微晶相的種類、晶粒的大小、玻璃相的組成以及它們的相對數量決定的。通過調整基礎玻璃成分和生產工藝制度就可以製造出各種預定性能要求的微晶玻璃。世界上生產的微晶玻璃種類很多，按基礎玻璃成分一般分為五大類：矽酸鹽系統、鋁矽酸鹽系統、硼矽酸鹽系統、硼酸鹽系統和磷酸鹽系統。
實用微晶玻璃分類：矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃
套用
微晶玻璃可以用作天文望遠鏡的鏡片一、機械工程技術領域
1、機械軸承：表面光潔度高.
2、用於強腐蝕性氣體、液體的軸承、閥門及管道.
3、用作熱交換器的孔圓盤
二、電力工程及電子技術領域
1、用作高頻絕緣及高壓絕緣套管材料
2、在電子技術領域中製作預製電路，包括“多層電路板”
3、在電子計算機中製作高精密的矽片元件(擴散性)
5、光電材料
三、光學領域
1、用作激器元件
2、用作巨型天文望遠鏡的鏡坯
四、其它：太空梭天線外罩
生產工藝
製造原理
著色的微晶玻璃所有玻璃生產工藝原理均為，根據岩漿形成，成岩演化的基本原理，也就是主體組分在高溫條件下熔融，生成熔體，然後控制物理、化學條件的變化製成不同矽酸鹽材料的過程。微晶玻璃是普通矽酸鹽玻璃的深加工產品，在玻璃生產的熔融工藝體系中，熔融重結晶起主要作用（原料組分在高溫熔融，生成熔體，通過控制溫度，壓力的變化，製成高純晶質材料的過程）其實質是使玻璃態製品轉變為晶態製品，在一定溫度條件下生成大量晶核。
工藝要點
在整個生產工藝過程中應特別注意三個工藝要點：
1、準確確定不同矽酸鹽玻璃製品的最佳成核溫度( Tg )：最佳成核溫度( Tg )由熔體粘度確定，熔體粘度大，則成核很困難，而且速度很慢;若熔體粘度小，則成核容易，但是也易造成核歸併，核數量減少，一般地，最好粘度為1011~1012 之間，最佳成核溫度Tg------過冷凝固點( T N ) +30 ℃ ~50 ℃，在實際生產中，可通過一定的方法步驟確定Tg，如珠球突透法，晶核統計及生產狀態鑑定法。
2、控制最佳成核時間：若時間太長，發生晶核歸併，導致晶核數量少，晶核過大；若時間過短，易造成核不完全，晶核數量少。
3、嚴格控制晶化的升溫速度和晶化的最高溫度點：晶化玻璃的熔點高於同種玻璃,晶化玻璃的軟化點高於同種玻璃，升溫太快，製品中晶相數量小，製品容易發生形變，升溫太慢，晶核歸併。一般地，晶化的最高溫度點（T H ）為同種玻璃軟化溫度加上30 ℃ ~50 ℃，從最佳成核溫度到最佳晶化溫度的升溫速度為5℃ /min。
其生產工藝的簡單流程為：原料選擇→原料配合→爐料製備→熔融→冷卻→(非晶態)——→ → 最佳成核溫度( Tg )下恆溫結晶——→微晶玻璃→質檢→產品(合格)。
在生產過程中再經過一些工系，微晶玻璃又可生產成光導纖維材料，工程玻璃以及功能玻璃等製品，形成多元化生產體系，產出多元化品種。
性能比較
性能數據
材料 微晶玻璃 大理石 花崗岩
特性
機械性能：抗彎強度①（Mpa) 40~50 5.7~15 8~15
抗壓強度（Mpa) 341.3 67~100 100~200
抗衝擊強度（Pa) 2452 20591961
彈性模量（×104MPa) 5 2.7~8.2 4.2~6.0
莫氏硬度 6 3~5 5~5.5
維氏硬度（100g） 600 130 130~570
比重2.7 2.7 2.7
化學性能 耐酸性②（1%H2SO4） 0.08 10.0 0.10
耐鹼性②（1%NaOH) 0.05 0.30 0.10
耐海水性③（mg/cm2)0.08 0.19 0.17
吸水率④（%） 00.3 0.35
抗凍性（%）⑤ 0.028 0.23 0.25
熱學特性 膨脹係數（10-7/30℃ -380℃) 62 80~260 80~150
熱導率（w/m.k) 1.6 2.2~2.3 2.1~2.4
比熱（Cal/q°.C） 0.19 0.18 0.18
光學特性 白色度（L度） 89 59 66
擴散反射率（%） 80 42 64
正反射率（%） 4 44
建築材料優勢特點
從表中可以看出，建築微晶玻璃在材料尺寸穩定性（熱脹係數等的影響）耐磨性（硬度影響）、抗凍性、光澤度的持久性（耐酸耐鹼影響）、強度（抗彎、抗衝擊）等，均優於天在然的大理石及花崗岩。微晶玻璃與玻璃具有相同的成分，與矽酮結構膠和耐候膠相容性較好。
由於微晶玻璃是透明、半透明和不透明等多相組成均勻分布的複合材料，射入微晶玻璃的光線，不僅從表面反射，光線從材料內部反射出來，顯得柔和，而且具有深度，產生類似鑽石般晶瑩剔透、璀璨發亮的光學效果。
同晶玻璃無吸水性、防凍、防鐵鏽、矽油等滲入，不溶易附著塵埃，縱然附著塵埃也容易清洗，有自淨性。
微晶玻璃有令強度高，而且強度穩定，沒有天然花崗岩那樣的分散性大。組織均勻，各向強度同性，沒有花崗岩那樣的各向異性（層理性和焉理性）。
微晶玻璃的弧面或曲面，可將其加熱到760℃～800℃左右。因此與天然石材相比，具有強度均勻、工藝簡單、成本較低等優點。
生產白色或色彩鮮艷的微晶玻璃時，一般都使用礦物原料和化工原料，可以沒有色差，也可以仿真成天然石材的各種色彩。這些色彩是用不變色的金屬氧化物經高溫加熱形成，耐候性好，不會變色和退色。
微晶玻璃因其優良性能，已被廣泛套用於賓館、飯店、商店、機場、車站、影劇院以及其他高檔建築的外牆及室內裝飾，是21世紀建築的新材料。
材料套用
彎曲的微晶玻璃微晶玻璃做為幕牆面板，要求耐抗急冷、急熱，另外，為了防止幕牆面板萬一破裂時，碎片不會危及人，所以在微晶玻璃板的背面用多元板脂貼上一層玻璃纖維（FRP）以求安全。
微晶玻璃幕牆必須100%進行全尺寸4項性能（耐風壓、水密、氣密、平面內變形）試驗。試驗合格後方能進行施工。
微晶玻璃板微晶玻璃板不僅具有美感、高級感、而且在耐候性、耐磨性、清潔維護方面均比天然石來得優越。它有如下特性：
微晶玻璃板2、豐富多變的顏色：微晶玻璃是由集積法製造而成，沒有天然石之紋理（由此處斷裂），集積法是一種可以製造豐富色調的方法，以白色為基本色搭配出豐富的色彩系統，又以白、米、灰三個色系最為經常使用。
3、優良的耐候性及耐久性：微晶玻璃的耐酸性和耐鹼性都比花崗岩、大理石優良，而本身為無機質材料，即便暴露於風雨及污染空氣中，也不會產生變質、褪色、強度低劣等現象。
4、零吸水性，不污染“微晶玻璃的吸水率幾近為零，所以水不易滲入，不必擔心凍結破壞以及鐵鏽、混凝土泥漿、灰色污染物滲透內部，所以沒有石材吐汁的現象，附著於表面的污物也很容易擦洗乾淨。
5、強度大，可輕量化：微晶玻璃比天然石更堅硬，不易受損，材料厚度可配合施工方法，符合現代建築物輕巧、堅固的主流。
6、彎曲成型容易，經濟省時：市面上見到的曲面石材是由較厚石材切削而成，耗時、耗材且不經濟，而微晶玻璃可用加熱方式，製造出重量輕、強度大、價格便宜的曲面板。
玻璃分類
| 玻璃是由二氧化矽和其他化學物質熔融在一起形成的（主要生產原料為：純鹼、石灰石、石英）。在熔融時形成連續網路結構，冷卻過程中粘度逐漸增大並硬化致使其結晶的矽酸鹽類非金屬材料。一下是按工藝、生產和成分分類 | ||
|---|---|---|
| 按工藝 | 按生產 | 按成分 |
| lowe玻璃 | 鋼化玻璃 | 普通玻璃 |
| 熱熔玻璃 | 磨砂玻璃 | 石英玻璃 |
| 浮雕玻璃 | 噴砂玻璃 | 鋼化玻璃 |
| 鍛打玻璃 | 壓花玻璃 | 鉀玻璃 |
| 晶彩玻璃 | 夾絲玻璃 | 硼酸鹽玻璃 |
| 琉璃玻璃 | 中空玻璃 | 變色玻璃 |
| 夾絲玻璃 | 夾層玻璃 | 光學玻璃 |
| 聚晶玻璃 | 防彈玻璃 | 彩虹玻璃 |
| 玻璃馬賽克 | 熱彎玻璃 | 防護玻璃 |
| 鋼化玻璃 | 玻璃磚 | 微晶玻璃 |
| 夾層玻璃 | 玻璃紙 | 玻璃纖維 |
| 中空玻璃 | LED光電玻璃 | 玻璃絲 |
| 調光玻璃 | 調光玻璃 | 玻璃鋼 |
| 發光玻璃 | 節能玻璃 | 玻璃紙 |
| 水玻璃 | ||
| 金屬玻璃 | ||
| 螢石 | ||
無機非金屬材料
| 材料與我們的生活息息相關，一般材料可以分為金屬材料、無機非金屬材料、有機材料和複合材料四大類，而無機非金屬材料更是在我們的生活中扮演著重要的角色。玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料、半導體材料、絕緣材料……這些材料在建築、醫學、日常生活常常見到，還有一些新型無機非金屬材料也慢慢地滲入到方方面面。這此任務就是搜尋這些不同的無機非金屬材料。 |
