玻璃和陶瓷的来源

又称为微晶玻璃，是一种经过高温熔化、成型和热处理后，使晶相与玻璃结合的复合材料。具有机械强度高、热膨胀可调、抗热震、耐化学腐蚀、介电损耗低等优异性能，广泛应用于机械制造、光学、电子微电子、航空航天、化学、工业、生物医学、建筑等领域。由于微晶玻璃面板制造工艺复杂，技术要求高，目前高品质微晶玻璃的生产工艺和控制技术基本被国外垄断，国内微晶玻璃生产工艺存在质量差、成品率低等问题。

它是玻璃在催化剂或成核剂的作用下结晶而成的多晶新型硅酸盐材料，是由晶相和残余玻璃相组成的致密、无孔、均匀的混合物。通常晶体的大小可以从纳米到微米，晶体的数量可以达到50% ~ 90%。它具有高机械强度、低电导率、高介电常数、良好的可加工性、耐化学腐蚀性和热稳定性。这些性质取决于晶体的类型和数量，以及剩余玻璃相的组成和性质，并与结晶条件密切相关。根据成核或晶化处理，可分为光敏和热敏微晶玻璃。可用于制作电路板、电荷存储管、光电倍增管、导弹弹头、天线罩、轴承、泵、反应堆中子吸收材料、绝缘柱等。

微晶玻璃的发展前景

1.耐高温玻璃陶瓷

耐高温微晶玻璃是随着烧结法、溶胶-凝胶法等新技术在微晶玻璃制备中的应用而发展起来的新材料。当耐高温晶体如莫来石、尖晶石和铯榴石在玻璃陶瓷中析出时，该材料可以承受非常高的温度。比如在铯榴石微晶玻璃中，不仅析出了这种耐高温的微晶，还析出了一些莫来石晶体，残余的玻璃相被晶体包裹。这种材料可以在1400℃左右的高温下使用。

2.具有高机械性能的材料

微晶玻璃的显微结构对其力学性能有很大影响，可以通过控制结构来改善性能。例如，交织结构可以提高强度和韧性。温度梯度和热挤压也可以极大地改善定向晶体生长和机械性能。如CaO-P2O5基微晶玻璃中析出的取向微晶的抗弯强度可达700MPa，断裂韧性也有显著提高。复合材料是提高微晶玻璃力学性能的另一种有效途径。机械性能不同于微晶玻璃基体的纤维、晶须或颗粒可与之复合，金属等其他材料也可与之复合。玻璃陶瓷的纤维或球体也可以与其他基质复合，例如用SiC晶须增强的MgO-Al2O3-SiO2基玻璃陶瓷。基体的抗弯强度和断裂韧性分别为500MPa和4.0MPa。复合材料的力学性能与Si3N等结构陶瓷相当，是一种很有前途的新型结构材料。

3.生物玻璃陶瓷

生物玻璃陶瓷的主要优点是可以在玻璃中引入CaO和P2O5，通过热处理可以析出羟基磷灰石晶体，具有优良的生物相容性和生物活性。成分中的其他成分可以析出其他类型的晶体，保证材料的化学稳定性和可加工性，比金属、氧化铝等材料更有前途。到目前为止，已经进行了许多临床试验，有些试验持续了六年，都取得了可喜的成果。

4.新型功能玻璃陶瓷

这种材料是随着新技术和高科技的需求而发展起来的。它利用玻璃技术，通过控制结晶析出所需晶体，形成具有压电、半导体、铁电、电光、非线性等特性的材料。目前，一些主要的功能材料有透红外玻璃陶瓷、铁电和铁磁玻璃陶瓷、掺杂Cr3+等离子体的透明玻璃陶瓷，以及用于电子器件及其密封的玻璃陶瓷、用作催化剂载体和传感器的多孔掺杂玻璃陶瓷等。然而，当功能晶体的量不够时，性能将导致“稀释”效应。该材料虽然具有一些功能特性，但性能指标较差，不能满足应用要求。因此，如何提高功能晶体的结晶速率，使材料尽可能为单相或具有最少的非均相，是这类材料研究的重点。