华人在金属玻璃领域的重要贡献

2022年是国际玻璃年。金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。快速发展的金属玻璃材料已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有着广泛的应用。在这个新型玻璃领域中，华人科学家作出了卓越的贡献。文章回顾 了近百年来金属玻璃研究和研发历程中华人科学家的重要贡献，并对未来中国在金属玻璃领域的发展和贡献进行展望。     

Li_2O—K_2O—Al_2O_3—SiO_2系统微晶玻璃内耗的研究 (一)晶化前

测量玻璃的内耗是研究玻璃滞弹性行为的一种方法。由于它在研究玻璃热历史的影响、玻璃中离子或原子团的移动、某些阳离子在玻璃中配位的变化,以及玻璃晶化过程的机构等方面都有一定的作用,近来利用这一方法作为探讨玻璃结构的工具已日益增多。关于在含碱硅酸盐玻璃中,在室温附近(低温峯),100到260℃之间(中温峯),以及在300℃附近(高温峯)所出现的内耗峯已进行了不少的研究。一般认为,低温峯是由于碱金属离子的扩散所引起,中温峯是非桥氧离子的扩散所引起,关于高温峯的机构到目前尚没有比较肯定的解释。作者研究了本系玻璃的内耗和电导的行     

无机玻璃中稀土氧化物的光学及光譜性质 Ⅲ.三价稀土离子的螢光光譜

有关三价稀土离子在玻璃中的螢光光譜的研究工作以往只有极个別的报导。最早研究的是pr~(3 ) Nd~(3 )激活发光玻璃。以后Deutschbein測定了个別稀士离子在玻璃中的萤光,所得結果和鑭系离子在晶体中发光情况很不一致。因此鑭系离子在玻璃中螢光光譜至今还不够清楚。近来为了制造閃爍玻璃,对Ce~(3 )在不同基貭玻璃中的发光作了較詳     

光敏玻璃

光敏玻璃是熔有贵金属离子,特别是铜、银或金的玻璃。光敏玻璃经短波辐射(紫外线)曝光,贵金属离子被还原成原子。玻璃再受热,原子就聚集成较大的微粒,玻璃受辐射曝光的区域则出现可见的有色影象。光敏玻璃通过激活辐射产生的潜影只有在热处理之后才能成为可见影象。该影象在光敏玻璃中产生是基于微粒的凝聚,而不同于曝晒作用之处在于它是一个不     

玻璃态物质的本质

玻璃自古以来便被不断使用,当今仍然是人类生活中无处不在、不可或缺的最有价值材料之一.然而,由于玻璃态物质是一种与固体、液体不同的介稳态物质,处于复杂的多体相互作用体系,玻璃态物质的本质一直是凝聚态物理中最富挑战的谜题之一.Science在创刊125周年之际将"玻璃态物质的本质是什么"这一问题列为125个最具挑战性的科学前沿问题之一.本文综述了玻璃态转变过程中的热力学和动力学变化规律、玻璃态形成的物理机制和理论预测、玻璃态的结构假说等玻璃态物质研究的焦点和难点,讨论了当前的研究进展并展望未来的研究方向,以期增加人们对玻璃态物质本质的新认识,为玻璃态物质的后续研究提供借鉴.     

(微)玻璃陨石研究进展

玻璃陨石是地外物体剧烈撞击地球时,地表靶物质熔融后快速凝结的天然玻璃。地表发现的玻璃陨石多呈块状,棕黑色到浅绿色,一般为厘米级大小,表面多具空气动力学熔蚀刻痕;与地表发现的玻璃陨石不同,微玻璃陨石是在沉积物或地层极为局限的层位中发现的微细玻璃陨石,粒度一般为毫米级以下,它们与相应的玻璃陨石事件在成因和分布范围上有密切的联系,其形成年龄和化学成分与玻璃陨石相当,并常具有撞击成因的结构构造特征。 虽然玻璃陨石也是一种撞击玻璃,但它具有广泛而限定的地理分布,至今没有找到相应的、可以确定的撞击坑,其靶物质的性质也不清楚,因此玻璃陨石在概念上不包括与特定撞击坑或界线事件有关的撞击玻璃（Impact glasses）或撞击成因的微玻璃球。     

LiCl玻璃中的微观空洞——分子动力学模拟的研究

处于玻璃转变范围内的玻璃的某些性质会随保温时间发生变化,并逐渐趋于平衡值。这种弛豫型的变化被认为是玻璃某些原子或分子局部重排的结果,并被称为玻璃的结构弛豫。由于结构弛豫,玻璃的许多物理化学性质在相当程度上依赖于其热历史。 晶格缺陷理论的发展使人们意识到有可能利用这方面的成就来解释玻璃的结构弛豫。但是至今证明缺陷(空位)存在的实验在本质上差不多都是间接的,甚至如何定义玻璃中的缺     

激光作用下玻璃中Cr~(3+)的顺磁共振谱线变窄现象

由于玻璃态物质结构远程无序的特性,在玻璃中每个顺磁离子所处的周围环境是不相同的。由此引起了较严重的谱线不均匀加宽。实际得到的谱线是处于不同格位上离子的共振谱线的包络。较长时期以来,玻璃中过渡金属离子的顺磁共振(ESR)研究,由于谱线过宽给研究分析带来困难。六、七十年代,在激光作用下研究晶体的激发态,或所谓光磁共振和微波光子双共振(MODR)现象已有了丰富的结果。近年来,在激光作用下,玻璃中稀土离子的荧光线变窄(FLN)的研究也得到了很好的开展,对于分析玻璃中顺磁离子的配位状态提供了     

微晶玻璃

微晶玻璃是五十年代发展出来的、具有优异性能的新型硅酸盐材料。从它的生产工艺来看,应该叫它玻璃,因为它和普通玻璃的制造方法相同;但从最后制得的产品来看,它是一种多晶的不透明物质,在大多数情况下又非常象陶瓷。实际上,它是用玻璃工艺方法制得的陶瓷,所以又叫做玻璃陶瓷。人们熟知,玻璃是一种非晶态固体,或称为玻璃态物质。从热力学观点出发,它是一种亚稳态,较之结晶态具有较高的内能,在一定的条件下可转变为结晶态。但从动力     

快速冷却玻璃

制作快速冷却玻璃是一种制造玻璃的新方法。它与制取快速胶有些相似,即先将晶体和水混合起来,然后待其凝固定型。一般制作玻璃时,需将二氧化硅加热至3000°F,以打开硅和氧的分子键,然后冷却熔块,使分子在较随机的状态下凝聚。美国佛罗里达大学的拉里·亨奇(Larry Hench)教授发明的这种耗能低和价格便宜的玻璃制作方法采用了另一种工艺过程。在制取特殊玻璃时,亨奇教授在室温下将水和一     

光纤玻璃的家谱——从玻璃的过去谈到它的末来

玻璃的发明使人类生活更富于乐趣、更加方便。现在,玻璃在资料贫乏的世界里有希望进一步成为迅速传输信息的网络中的重要元件。可是玻璃的组成成分除了细微末节的小改小革之外,还保持着基本上近似液态结构的无定形的简单无机物。距今四千五百年前,在古埃及的王国里出现了玻璃。嗣后一直到十九世纪末叶,玻璃的美及其多方面的用途,与日俱增地适应着艺术界和建筑师们的需要。进入二十世纪,对玻璃的基础化学研究导致了生产十分新颖的玻璃品种以及玻璃工业新分支的出现:强韧玻     

在磷硅酸盐玻璃中八面体配位的硅:K边X射线吸收光谱研究

众所周知,在高压条件下,硅酸盐矿物和玻璃中的硅可以形成八面体配位,但在通常的低压硅酸盐玻璃中,硅为四面体配位,因为玻璃中硅的八面体配位会迫使形成周期性结构,破坏玻璃的非晶态。目前几乎没有文献报道在低压硅酸盐玻璃中存在八面体配位的硅。很久以来,人们一直对于含磷的硅酸盐玻璃和熔体有很大兴趣,因为一方面含磷的硅酸盐玻璃是很有前景的光导纤维材料,另一方面,在地球化学上P_2O_5加入到岩浆体系中,会导致液相不混溶,降低岩浆的液相线温度和粘度,影响元素在固相-液相和液相-液相之间的分配,尽管有报道证明在钠的磷硅酸盐玻璃中存在八面体配位的硅,但此结果仍有一定的争议。本文采用同步辐射的硅K边X射线吸收光谱研究了硅在SiO_2-P_2O_5和Na_2O-SiO_2-P_2O_5体系的磷硅酸盐玻璃中的结构与配位,以及硅的配位几何随玻璃中P_2O_5含量的变化。     

中国科学家在大块非晶材料领域的新进展

块体金属玻璃是通过现代冶金的方法, 抑制合金熔体的形核和长大, 保持液态的长程无序结构, 从而获得具有与玻璃类似结构的合金材料(称之为非晶化或玻璃化). 因而, 块体金属玻璃是兼有液体和固体、金属和玻璃特征的金属合金材料. 它具有许多独特、优异的物理、化学性能. 研究发现, 几乎所有的物质都可以被玻璃化, 但使金属合金玻璃化是最困难的, 因为金属合金的形核和长大过程非常快, 很难控制[1,2]. 因此, 虽然玻璃材料的制备和发展历史已有几千年, 但金属玻璃的历史只有几十年. 而且由于金属玻璃具有非同寻常的力学、物理和化学性能, 自它诞生以来就受到人们的广泛重视. 短短的几十年间, 金属玻璃已经在很多领域得到广泛应用. 同时, 金属玻璃材料的出现拓展了凝聚态物理的研究内容和视野, 金属玻璃为研究很多凝聚态物理问题提供了模型材料, 玻璃物理或非晶态物理已成为材料和凝聚态物理领域的前沿课题之一.     

用新方法聚合的特殊玻璃

美国西屋电气公司的实验室用化学聚合法在低温下制造了一种新的特殊玻璃。此种玻璃的制造工艺是全新的。据发明者B.E.Yoldas教授说,制造过程中并没有采用常用的熔化或者高温烧结的方法。采用这种技术,元素周期表中的几乎任何元素都可以制造这种玻璃。此种特殊玻璃具有多种用途,如光学纤维、光学     

Li_2O-K_2O-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃内耗的研究 (二)晶化后

在玻璃配料中引入晶核剂,然后使其在固体状态的玻璃中成核、生长而形成微晶玻璃是近代陶瓷工艺上的一项新成就。它不仅直接为我们提供了一种在性能上崭新的新材料,而且给我们提供了研究固体析晶的新领域。更由于这种工艺所提供的方便,可使我们对某些在过去认为无法进行的研究得     

发现法老的玻璃厂

不久前,考古学家在尼罗河三角洲地区发现了一间古埃及法老时期的玻璃厂。这一发现证明古埃及人已经掌握了初级的玻璃制造技术,并且把这种在当时极其宝贵的材料——玻璃通过地中海运送到其他地方。这家古代玻璃厂是在皮拉梅塞斯城发现的,这里曾经是埃及法老拉美西斯二世时期的都城。科学家通过一些属于那个时期(公元前1250年前后) 的古代器物,推想出当时的玻璃制作方法。首先,把压碎的     

自旋玻璃

自旋玻璃是一种非晶态磁性材料,对它的研究具有高度的科学意义和极大的潜在应用价值,自旋玻璃相是一种新的磁相,其内部自旋分布与玻璃中的原子分布类似,因此具有这种磁相的材料名曰“自旋玻璃”,在实验上,自旋玻璃由自旋系统在高温下急冷而得,     

掺镱硼酸盐和磷酸盐玻璃光谱性质的成分依赖性

了玻璃成分对掺镱硼酸盐和磷酸盐玻璃光谱性质的影响。结果表明,其变化规律与Ｎｄ＾３＋离子在相应基质中的变化规律相似,即在网络骨架结构为主的硼卤玻璃中,随着饰体阳离子场强增加或高价阳离子的引入,吸收截面和发射截面升高。与此相反,磷酸盐玻璃由于链状结构的特点,随着修饰体阳离子场强升高,吸收截面和发射截面降低。两种玻璃中,硼酸盐玻璃有较高的发射截面,其发射截面高于目前发展中的掺Ｙｂ＾３＋激光玻璃,磷酸盐玻     

谁是盗贼

在一个庞大的珠宝展览会上,最引人注目的是一粒巨大的钻石,价值超过千万元。为了防止这颗钻石被人偷去,珠宝商邀请一家防盗公司制造了一个柜子,这个柜子是用特别的防盗玻璃制造的,这种玻璃可以承受锤子的撞击,甚至子弹的射击。此外,珠宝商又在会场里安装了一台监视仪,屏幕上可显示出这颗巨大的钻石。就在开幕节第一天,在人山人海的展厅里,一个男子迅速地走到玻璃柜旁,用一个锤子向柜一击,玻璃竟然应声破裂,男子抢去了钻石,乘乱逃走。警方事后到场调查,发现那些碎玻璃,的的确确是防盗玻璃,而监视仪的屏幕上刚好只显示出那个人的手,看不见他的…     

金属玻璃的过去、现在和未来

金属玻璃(又称非晶合金)是一类原子结构长程无序、短程有序的金属材料。它是通过急冷、高压、强变形、先进制造等现代技术工艺以及熵或序调控理念合成的，兼具金属、玻璃、液体、固体和软物质等物态特性的新型金属材料，也是玻璃家族的新成员。金属玻璃突破了金属材料原子结构有序的固有概念，颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度。它对金属材料的研发、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、信息等领域产生深刻的影响，同时催生了准晶、高熵合金、复杂合金、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新金属材料体系，彻底改变了古老金属和玻璃领域的面貌。金属玻璃的发明和研究虽然只有不到百年历史，但已经在军工航天等高技术、绿色节能、信息电子器件、催化、防腐等领域有广泛的应用，也为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中一些重要科学问题提供了独特的模型体系，并成为凝聚态物理的一个重要分支学科。文章回顾了近百年来金属玻璃研究和研发的历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战，以及在高新技术领域的应用，并探讨了金属玻璃及其相关领域如地外玻璃的发展前景。