玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、透明陶瓷的區(qū)別

　　很多人不知道，在不管國內(nèi)還是歐美的高校中，陶瓷和玻璃兩個學(xué)科是完全聯(lián)系在一起的，基礎(chǔ)課程設(shè)置基本一樣，兩個不同專業(yè)的學(xué)生坐在同一間教室上課，甚至有時候，陶瓷專業(yè)的畢業(yè)生進入了玻璃行業(yè)，而玻璃專業(yè)的畢業(yè)生又跑去搞陶瓷了，這也是比較常見的。

　　很長時間以來，玻璃與陶瓷都是作為硅酸鹽材料的代表而為人所熟知，它們都屬于硅酸鹽體系下的材料，既有不同，又不可分割。

　　但是，隨著工業(yè)的快速發(fā)展對新材料提出了新的要求，玻璃與陶瓷又有了更豐富的概念。因為現(xiàn)在功能玻璃材料，有很多已經(jīng)摒棄了傳統(tǒng)的硅酸鹽或者石英，而是轉(zhuǎn)向氟化物、磷酸鹽、硫族化合物、重氧化物等方面;功能陶瓷材料則更是如此，很多與硅酸鹽根本就不沾邊。

　　但這并不意味著玻璃和陶瓷漸行漸遠，兩者之間仍有一些千絲萬縷的聯(lián)系，例如，玻璃陶瓷就是兩者的復(fù)合材料，它既可以高度晶化，也可含有大量的玻璃相。

而透明陶瓷雖然像玻璃一樣透明，但它是一種貨真價實的陶瓷。

　　這四種材料關(guān)系很近，但確實有著很明確的區(qū)別。如果說，陶瓷和玻璃關(guān)系緊密更像一對夫妻，玻璃陶瓷作為兩者的結(jié)合體就是他倆的孩子，而透明陶瓷卻只和陶瓷有關(guān)系，充其量算是陶瓷的私生子。

　　以上只是打個比方形容一下，下面我們從各個方面來對比了解一下這四種材料。

概念

玻璃

是一種較為透明的液體物質(zhì)，在熔融時形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的非金屬材料。

陶瓷

材料是指用天然或合成化合物經(jīng)過成型和高溫?zé)Y(jié)制成的一類非金屬材料。

玻璃陶瓷

又稱為微晶玻璃，是一種由適當(dāng)組成的玻璃顆粒經(jīng)燒結(jié)與晶化，制成的由結(jié)晶相和玻璃相組成的質(zhì)地堅硬、密實均勻的復(fù)相材料。

透明陶瓷

是通過采用高純超細陶瓷原料，并通過工藝手段排除氣孔而獲得具有透明性質(zhì)的陶瓷。

成分及分類

　　玻璃通常按主要成分分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃，非氧化物玻璃品種和數(shù)量很少，主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。氧化物玻璃又分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。

　　陶瓷分為普通陶瓷(傳統(tǒng)陶瓷)與特種陶瓷(先進陶瓷)兩大類。其中，普通陶瓷是指以黏土及其天然礦物為原料，經(jīng)過粉碎混合、成型、焙燒等工藝過程所制得的各種制品。先進陶瓷按成分可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。

　　玻璃陶瓷按基礎(chǔ)玻璃組成可分為硅酸鹽，鋁硅酸鹽，硼酸鹽，及磷酸鹽玻璃陶瓷。按所用原料分為技術(shù)微晶玻璃(用一般的玻璃原料)和礦渣微晶玻璃(用工礦業(yè)廢渣等為原料);按外觀分為透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃;按性能又可分為耐高溫、耐腐蝕、耐熱沖擊、高強度、低膨脹、零膨脹、低介電損耗、易機械加工以及易化學(xué)蝕刻等微晶玻璃以及壓電微晶玻璃、生物微晶玻璃等。按微晶化原理分為光敏微晶玻璃和熱敏微晶玻璃。

　　透明陶瓷按成分可分為氧化鋁透明陶瓷、氧化釔透明陶瓷、氧化鎂透明陶瓷、釔鋁石榴石透明陶瓷、鋁鎂酸透明陶瓷、透明鐵電陶瓷、氮化鋁透明陶瓷、氮氧化鋁透明陶瓷、鎂鋁尖晶石透明陶瓷等。

微觀結(jié)構(gòu)及特性

玻璃

是一種非晶體材料，其分子不像晶體那樣在空間具有長程有序的排列，而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形，不像液體那樣隨重力作用而流動。所以玻璃有以下特性：

　　1)各向同性

　　玻璃的分子排列是無規(guī)則的，其分子在空間中具有統(tǒng)計上的均勻性。在理想狀態(tài)下，均質(zhì)玻璃的物理、化學(xué)性質(zhì)(如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、電導(dǎo)率等)在各方向都是相同的。

　　2)無固定熔點

　　因為玻璃是混合物，非晶體，所以無固定熔沸點。玻璃由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是一定溫度區(qū)域(即軟化溫度范圍)內(nèi)進行的，它與結(jié)晶物質(zhì)不同，沒有固定的熔點。

　　3)亞穩(wěn)性

　　玻璃態(tài)物質(zhì)一般是由熔融體快速冷卻而得到，從熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變時，冷卻過程中黏度急劇增大，質(zhì)點來不及做有規(guī)則排列而形成晶體，沒有釋出結(jié)晶潛熱，因此，玻璃態(tài)物質(zhì)比結(jié)晶態(tài)物質(zhì)含有較高的內(nèi)能，其能量介于熔融態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間，屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。從力學(xué)觀點看，玻璃是一種不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，比如存在低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢，即有析晶傾向，所以，玻璃是一種亞穩(wěn)態(tài)固體材料。

　　4)漸變性可逆性

　　玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融態(tài)到固體狀態(tài)的過程是漸變的，其物理、化學(xué)性質(zhì)的變化也是連續(xù)的和漸變的。這與熔體的結(jié)晶過程明顯不同，結(jié)晶過程必然出現(xiàn)新相，在結(jié)晶溫度點附近，許多性質(zhì)會發(fā)生突變。而玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)是在較寬溫度范圍內(nèi)完成的，隨著溫度逐漸降低，玻璃熔體黏度逐漸增大，最后形成固態(tài)玻璃，但是過程中沒有新相形成。相反玻璃加熱變?yōu)槿垠w的過程也是漸變的。

陶瓷特性

陶瓷

是晶體材料(單晶或多晶)，這和玻璃完全不同。

　　1)力學(xué)特性

　　陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗壓強度較高，但抗拉強度較低，塑性和韌性很差，但近年來，一些陶瓷增韌技術(shù)得到了極大的發(fā)展。

　　2)熱特性

　　陶瓷材料一般具有高的熔點(大多在2000℃以上)，且在高溫下具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性;陶瓷的導(dǎo)熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料。同時陶瓷的線膨脹系數(shù)比金屬低，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，陶瓷具有良好的尺寸穩(wěn)定性。

　　3)電特性

　　大多數(shù)陶瓷具有良好的電絕緣性，因此大量用于制作各種電壓(1kV~110kV)的絕緣器件。鐵電陶瓷(鈦酸鋇BaTiO3)具有較高的介電常數(shù)，可用于制作電容器，鐵電陶瓷在外電場的作用下，還能改變形狀，將電能轉(zhuǎn)換為機械能(具有壓電材料的特性)，可用作擴音機、電唱機、超聲波儀、聲納、醫(yī)療用聲譜儀等。少數(shù)陶瓷還具有半導(dǎo)體的特性，可作整流器。

　　4)化學(xué)特性

　　陶瓷材料在高溫下不易氧化，并對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力。

　　5)光學(xué)特性

　　陶瓷材料還有獨特的光學(xué)性能，可用作固體激光器材料、光導(dǎo)纖維材料、光儲存器等，透明陶瓷可用于高壓鈉燈管等。磁性陶瓷(鐵氧體如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4)在錄音磁帶、唱片、變壓器鐵芯、大型計算機記憶元件方面的應(yīng)用有著廣泛的前途。

玻璃陶瓷

具有玻璃和陶瓷的雙重特性，比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強。它不僅可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料以獲得更好的經(jīng)濟效益和改善工作條件，而且開辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。玻璃陶瓷優(yōu)異的性能主要體現(xiàn)為以下幾點：

　　1)強度高，機械強度好。

　　2)具有優(yōu)良的電學(xué)性能，介電損耗率低，電絕緣性質(zhì)優(yōu)良。

　　3)具有良好的熱學(xué)性能，熱膨脹系數(shù)低，熱振穩(wěn)定性能好，變形溫度高。

　　4)具有更加穩(wěn)定的化學(xué)性能，抗水合，抗水化能力，抗陽離子交換能力。

　　5)加工性能好，可與眾多材料匹配。

透明陶瓷

作為先進陶瓷的分支，除了繼承了陶瓷耐高溫、耐腐蝕、高強度、高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、低膨脹系數(shù)以外，獨特的透光性讓它增加了諸多應(yīng)用。

應(yīng)用

玻璃

的種類繁多，應(yīng)用自然不少。從玻璃的不同應(yīng)用分類上就能夠看出來玻璃的廣泛應(yīng)用。具體有：鋼化玻璃、磨砂玻璃、噴砂玻璃、壓花玻璃、夾絲玻璃、中空玻璃、夾層玻璃、防彈玻璃、熱彎玻璃、玻璃磚、玻璃紙、LED光電玻璃、調(diào)光玻璃、節(jié)能玻璃等，以及近年來興起的不反光玻璃、防盜玻璃、隔音玻璃、空調(diào)玻璃、智能玻璃、全息玻璃、生物玻璃、天線玻璃、薄紙玻璃、信息玻璃、泡沫玻璃、自清潔玻璃等。

　　這些玻璃被廣泛應(yīng)用在建筑、日用、藝術(shù)、醫(yī)療、化學(xué)、電子、儀表、核工程等領(lǐng)域。

玻璃陶瓷

集中了多種優(yōu)良性能，如機械強度高、耐磨耐腐蝕、抗氧化性好、電學(xué)性質(zhì)優(yōu)良、膨脹系數(shù)可調(diào)、熱穩(wěn)定性好等，現(xiàn)已在日常生活、機械工程、電磁、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、軍事、光學(xué)、建筑等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

透明陶瓷

主要用于照明燈具、激光材料、紅外窗口材料、閃爍陶瓷、電光陶瓷、防彈材料。

總結(jié)

　　這四類材料雖然有諸多不同，但在基礎(chǔ)理論及生產(chǎn)中都有許多相同之處，并在各自領(lǐng)域扮演著重要角色，并且他們現(xiàn)在都屬于無機非金屬材料。同時，隨著新材料、新技術(shù)的進一步發(fā)展，玻璃和陶瓷很可能會衍生出新的方向，陶瓷和玻璃的應(yīng)用范圍終會被進一步拓寬。

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