上转换论文：上转换J-O参数玻璃陶瓷

上转换论文：上转换 J-O参数玻璃陶瓷

【中文摘要】稀土离子掺杂的SiO2-PbF2上转换透明玻璃陶瓷因其具有氟化物晶体低声子能量和氧化物玻璃高机械强度、高化学稳定性的优点而引起学者们广泛的重视。本文采用高温固相烧结法制备以Yb3+离子作敏化剂、Tm3+/Yb3+、Ho3+/Yb3+离子共掺杂的

50SiO2-50PbF2透明玻璃和玻璃陶瓷样品,并对其上转换特性、J-O参数、退火过程中微观结构的变化进行了研究。（1）在

50SiO2-50PbF2-1YbF3-xTmF3玻璃陶瓷样品中,通过分析XRD图谱,发现玻璃样品在退火后析出了β-PbF2微晶而成为玻璃陶瓷,经计算得出其晶格常数为5.74 ,纳米晶粒的大小为14 nm。在玻璃和玻璃陶样品中其蓝色上转换荧光的Tm3+离子猝灭浓度分别约是0.05 mol%和0.02 mol%,低于通常的浓度。在50SiO2-50PbF2-1YbF3-xTmF3玻璃陶瓷样品中,低Tm3+离子浓度（0.02 mol%）的玻璃陶瓷的蓝色上转换荧光强度非常强,并且有强的紫色上转换荧光。（2）

50SiO2-50PbF2-1YbF3-0.5HoF3玻璃样品经退火处理后具有很强的绿色上转换荧光,其中在玻璃陶瓷中的绿色上转换荧光强度明显强于玻璃中的绿色上转换荧光强度;经计算,玻璃陶瓷中Ho3+离子的J-O参数2值很低,约为0.17×10-20cm2。（3）

50SiO2-50PbF2-1YbF3-0.5HoF3玻璃样品在退火炉温设定在440℃时,当炉温达到设定温度163 s后开始有微晶形成,并且随着时间的增加晶体在持续长大,经过600 s,析晶过程趋于稳定。

【英文摘要】In recent years, rare earth doped SiO2-PbF2

up-conversion optical oxyfluoride glass ceramics have attracted much more attention owing to their lower phonon energy environment of heavy metal fluoride crystal and the better mechanical, thermal stability of oxide glasses. A large number of studies show that up-conversion sensitization mechanism is an effective mechanism to increase the intensity of luminescence. In this dissertation, Yb3+ ions as sensitizers,the Tm3+/Yb3+and Ho3+/Yb3+ codoped 50SiO2-50PbF2 glass and glass ceramics samples were prepared by high temperature sintering method. We had studied their optical properties, J-O parameters, and the change of micro-structure during the annealing process.（1） In 50SiO2-50PbF2-1YbF3-xTmF3 glass sample, XRD patterns showedβ-PbF2 microcrystals had produced after annealing. Through calculation we found the lattice constant was 5.74 ?, and the size of microcrystal was about 14 nm. The quench concentrations were 0.05 mol% in glasses and 0.02 mol% in glass ceramics respectively. The glass ceramic with lower Tm3+ ions concertration （0.02 mol%） has intense blue and ultraviolet up-conversion luminescence.（2）

50SiO2-50PbF2-1YbF3-0.5HoF3 glass ceramic has intense green up-conversion luminescence. The value of Judd-Ofelt parameter ?2 of Ho3+ ions in glass ceramic is 0.17×10-20cm2.

（3） The resistance of glass （50SiO2-50PbF2-1YbF3-0.5HoF3）

was measured by data acquisition equipment during the annealing process. At the setted temperature （440℃）, we found that the microcrystals were formed after 163 s and the microcrystals

were growing up with increasing the time. As inceasing the time

up to 600 s, the growth process of the microcrystals were tended

to a stable status.

【关键词】上转换 J-O参数玻璃陶瓷

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【英文关键词】Up-conversion J-O parameters

Glass ceramics

【目录】稀土掺杂玻璃陶瓷的退火工艺与上转换特性的研究摘

要4-5Abstract5第1章绪论8-19 1.1 上转换发光玻璃

陶瓷8-14 1.1.1 上转换发光玻璃陶瓷的概述8-9 1.1.2 上转

换发光玻璃陶瓷的基质9-11 1.1.3 上转换发光玻璃陶瓷的制备

工艺11-12 1.1.4 上转换发光玻璃陶瓷的分类12-14 1.2 上转

换发光14-16 1.2.1 上转换发光概述14-15 1.2.2 上转换发光

机理15-16 1.3 稀土发光的J-O 理论16-17 1.4 选题背景与

研究内容17-19第2章实验与性能表征19-22 2.1 样品的制

备19-20 2.1.1 玻璃及玻璃陶瓷样品的制备19-20 2.1.2 测试

陶瓷与玻璃

陶瓷与玻璃 教材内容：四年级第一学期（上海科技教育出版社） 教学目标： 1、初步了解陶瓷和玻璃的特性、用途和加工方式。 2、通过制作“陶珠”，通过比较区分黏土加热前后的性质变化。 3、简单了解一些人类利用、发明陶瓷和玻璃的历程。 4、欣赏精美的陶瓷和玻璃器皿，知道陶瓷的发明体现了我国古代劳动人民的智慧，从而增加民族自豪感。 教学重点： 通过实验，初步了解陶瓷和玻璃的特性。 教学难点: 通过体验陶泥加工成陶珠的过程，区别加热前后的变化，感知陶瓷的发明历程。 教学准备：玻璃与陶瓷制品，玻璃片，陶瓷勺，铁钉，黏土，陶珠，课件等。 教学课时: 1课时 教学过程： 一．观看视频，激发兴趣，引入新课 [3分钟] 1、开场：同学们，在学习今天的内容之前，先请大家观看一段视频。 2、学生观看陶瓷制作的过程。（视频） 师：刚才的这段视频向我们介绍了什么？师：对，向我们展现了古老的陶瓷制作工艺。板书：陶瓷 3、师：(出示不同的杯子) 问：老师这里有一些杯子，你能说说它们是什么杯子吗？请学生上来区分一下 板书：玻璃 追问：你们是怎么区别陶瓷杯和玻璃杯的？（透明度） 4、师：今天我们就来了解一下“陶瓷与玻璃”的一些特点。（完整板书：加个“与”字。）板书：陶瓷与玻璃（读一下课题）

二、观察与讨论，比较陶瓷和玻璃的特性 [12分钟] 1、过渡：刚才我们通过观看图片，从外观上就可以一眼判断出它们的不同点。 板书：不同点不透明透明 2、观察与讨论，完成学习任务单 师问：还可以从哪些方面比较陶瓷和玻璃的特性呢？（脆性、硬度、耐热性）、 3、师：同学们都作了一些猜测，但是我们还是要通过实验来证明一下。 4、观看视频：陶瓷、玻璃都摔碎了。 5、师：从刚才的视频中你们得出什么结论？ 师：对，这是它们的一个共同点。 板书：共同点易碎 6、师：刚才我们是通过视频了解到陶瓷与玻璃都容易碎，下面我们自己亲自动手做做小试验，再进一步了解他们的特点。 活动一： 要求：用小铁钉分别划玻璃和陶瓷，说说你的感受？ 学生动手实验，教师巡视。 交流感受，得出结论：板书：坚硬 小结：通过实验我们发现，陶瓷和玻璃都很坚硬。（手指板书，再次强化） 活动二： 师：当坚硬的陶瓷和玻璃遇到火时，会发生怎样的变化呢？再请同学们观看视频。师：当温度达到600-700度时，玻璃就软化了；而陶瓷要融化的话，温度要达到2000度以上。由此我们可以得出结论：陶瓷的耐高温性超过玻璃， 板书：陶瓷的耐高温性超过玻璃 7、完成学习任务单。（教师巡视） 8、小结：通过观察与实验，我们了解到：（指着板书让学生一起说他们的相同点和不同点。）

玻璃陶瓷的特性与用途

玻璃陶瓷的特性与用途 一般，玻璃为非结晶质，认为是一种过冷却的液体。因而，若将玻璃在适当的温度下长时间保持，则会析出结晶。这称为失透。若玻璃失透，就会成为玻璃质量下降的原因，在实用玻璃中，应尽可能减少这种失透倾向。通常，由于玻璃的失透而析出的结晶，其颗粒是粗大(5—50um)的，也像乳浊玻璃那样，其结晶量总是非常少的。 对此，利用这种失透现象，人为地控制结晶的种类与成长，使玻璃的一部分或全部变成微结晶的(1ym以下)集合体，这就成为玻璃陶瓷。 玻璃陶瓷兼有玻璃与瓷的优点，具有玻璃的良好成形性与铰的优异电气特区，因系微结晶的集合体，其机械特性也是优异的．义出于控制了玻璃的成分和析出的微结晶的种类和数量竿，改变了热膨胀特性、耐急热急冷持性等性质。然而，与玻璃一样，因大型制品和壁厚制品难于制造，只限于用其制造配电用线路间隔绝缘于、小形套管等比较小型的制品。 玻璃陶瓷的制造方法除析出微结晶的热处理工序以外，与普通玻璃的制造方法几乎是一样的。即热处理时含有作为生成结晶核作用的晶核形成剂，将所规定的原料配合物在高温下完全熔融，制成均质的玻璃以后，采用与通常的玻璃成形法一样的方法按所要物体形状成形并钝化。即将此玻璃成形体在电炉等的热处理炉中，在比玻璃软化变形温度稍低的温度下保持一定时间，使之产生晶核，再提高温度，并保持恒温，以晶核为中心使之析出—次结晶，根据需要还可再升高温度并保持恒温，以制成进行二次结晶析出及使残余玻璃结晶化的制品。 在玻璃陶瓷的制造工序，必须注意的是在热处理工序中作为目的的微结晶颗粒要尽可能的小均匀地析出来，为此，对热处理工序中的温度控制和炉内温度分布必须非常精确。 这样的工序是复杂的，原料成本也是向的，因而制而的成个也就高。 支配玻璃陶瓷特性的各种基本因素及其支配关系如表4.1 所示。在表4.1所示的因素中，结晶的种类支配力最，而其他因素也有很大影响。

第三节 玻璃、陶瓷和水泥 教学设计 教案

教学准备 1. 教学目标 知识与技能： 1.知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料及用途。 2.了解光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料的性能与用途。 过程与方法 了解玻璃陶瓷和水泥对生产生活的重要意义 情感态度与价值观 感受化学在生活生产中的重要地位，培养学生关注社会的意识和责任感。 2. 教学重点/难点 教学重点 玻璃、陶瓷和水泥的制备原料，主要反应及成分。 教学难点 玻璃、陶瓷和水泥的制备原料及成分 3. 教学用具 教学课件 4. 标签 教学过程 教学过程设计 一、新课引入 展示各种玻璃制品的图片：

二、新课教学 自学任务： 1、制造普通玻璃的主要原料是什么？普通玻璃的主要成分是什么？生产普通玻璃的简单流程是怎样的？ 2、了解不同性能的玻璃 3、制造陶瓷器的主要原料是什么？了解陶瓷器的制造过程极其性能 4、制造水泥的主要原料是什么？普通水泥的主要成分是什么？生产普通水泥的简单流程是怎样的？ 5、了解“水泥的水硬性”、“水泥砂浆”、“混凝土”及“钢筋混凝土”

6、了解“光纤”与“光缆”及“光纤”的用途；了解“高温结构陶瓷”的性能与用途 [板书] 第三节玻璃、陶瓷和水泥 （一）玻璃 1、普通玻璃是Na2SiO3、 Ca2SiO3、SiO2熔化在一起得到的物质，主要成分是SiO2。这种物质称作玻璃态物质，没有一定的熔点，而是在某个范围内逐渐软化 2、玻璃窑中发生的主要反应： 3、在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可制成具有不同性能和用途的玻璃。如：提高SiO2的含量或加入B2O3能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更耐高温和抗化学腐蚀，可用于制造高级的化学器皿；加入 PbO后制得的光学玻璃折光率；加入某些金属氧化物可制成彩色玻璃：加入Co 2O3玻璃呈蓝色，加入Cu2O玻璃呈红色，加入Fe2+ 玻璃呈绿色。 4、

陶瓷和玻璃

玻璃陶瓷选论 罗传峰 0943014034 玻璃 一、名词解释： 非桥氧；硼氧反常性；转变温度区；桥氧；混合碱效应；硼反常性 答：非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧。 硼氧反常性：在一定范围内，碱金属氧化物提供的氧，不像在熔融石英玻璃中作为非 桥氧出现于结构中，而是使硼氧三角体（B0 3 ）转变成为完全由桥氧组成的硼氧四面体，导 致B 20 3 玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络， 使玻璃的各种物理性质，与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，相应地向着相反的方向变化，这就是所谓硼氧反常性。 转变温度区：玻璃熔体自高温逐渐变冷却时，要通过一个过渡温度区，在此区域内玻璃从典型的液体状态，逐渐转变为具有固体各项性质的物体。这一区域称之为转变温度区。 桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。 混合碱效应：在二元碱玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应。 硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。 二、问答题： 1、简述玻璃结构中阳离子的分类，及其在玻璃结构中的作用。 答：按元素与氧结合的单键能的大小和能否形成玻璃，分为三类：网络生成体氧化物：能单独生成玻璃，在玻璃结构中能形成各自特有的网络体系。网络外体氧化物：不能单独

生成玻璃，当阳离子M电场强度较小时，断网作用，电场强度较大时积聚作用。中间体氧化物：当配位数≥6时，阳离子处于网络之外，与网络外体作用相似；当配位数为4时能参加网络起网络生成体作用。 2、简述玻璃在Tg—Tf范围内及其附近的结构变化情况。 答：在Tg—Tf范围内及其附近结构变化中可以从三个温度范围说明：1.Tf以上，粘度小，质点流动层扩散速度快，结构变化快，瞬间可达平衡。2.Tg以下，玻璃基本上已经转化为具有弹性以及脆性等特点的固态物体，此温度范围内结构变化远远落后于温度变化。 3.Tg—Tf范围:粘度介于上述二者之间，质点可适当移动，构造状态趋向平衡所需时间较短。此时温度范围决定了玻璃结构状态以及结构灵敏性能。 3、逆性玻璃中，“逆性”的含义是什么？ 答：1在结构上，一般玻璃的结构以玻璃形成物为主体，金属离子处于网络的空穴中，它仅起补网作用，逆性玻璃与通常玻璃是相逆的，即决定玻璃聚结程度的不是多面体之间的连接，而是金属离子多面体短链中氢离子的结合。2逆性玻璃在性质上也发生逆转性，一般玻璃的性质是随SiO2的减少而降低，在逆性玻璃中则相反，碱金属和碱土金属含量越多，结构越强固，而某些物理性质都向玻璃的相反方向变化。 第六章玻璃的化学稳定性 1、试述水、酸、碱、大气对玻璃的侵蚀过程。 答：1水，水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+离子进行交换，通过反应间接破坏硅氧骨架，并且水分子也可以直接破坏硅氧骨架，从而造成对玻璃的侵蚀，但是产物硅酸凝胶会减低侵蚀的速度。2酸，酸对玻璃的侵蚀是通过水的作用侵蚀玻璃，产物金属氢氧化物要受到酸的中和。中和作用起着两种相反的效果，一是使玻璃和水溶液之间的离子交换反应加速进行，从而增加玻璃的失重，二是降低溶液的pH值，使硅酸凝胶Si(OH)4的溶解度减小，从而减少玻璃的失重。3碱，第一阶段：碱溶液中的阳离子吸附在玻璃表面上；第二阶段：由于阳离子有束缚其周围 OH-离子的作用，当阳离子吸附在玻璃表面的同时，玻璃表面附近的OH-离子浓度相应增高，起着“攻击”和“断裂”玻璃表面硅氧键的作用；第三阶段：-Si-O-Si-骨架破坏后，产生-Si-O-群，最后变成了硅酸离子。4大气，前

玻璃与陶瓷的关系

玻璃的热历史对性能的影响 玻璃的热历史:是指玻璃从高温液态冷却，通过转变温度区域和退火温度区域的经历。玻璃的物理、化学性能在很大程度上决定于它的热历史。对某一玻璃成分来说，一定的热历史必然有其相应的结构状态，而一定的结构状态必然反映在它外部的性质。例如急冷(淬火)玻璃较慢冷(退火)玻璃具有较大的体积和较小的粘度。在加热过程中，淬火玻璃加热到300~400℃时，在热膨胀曲线上出现体积收缩，伴随着体积收缩还有放热效应。这种现象在良好的退火玻璃的膨胀曲线上并不存在。 为了正确理解玻璃的结构、性质随热历史的递变规律，首先必须认识玻璃在转变温度区间的结构及其性质的变化情况玻璃在转变区的结构、性能的变化规律玻璃熔体自高温逐渐冷却时，要通过一个过度温度区，在此区域内玻璃从典型的液体状态，逐渐转变为具有固体各项性质(即弹性、脆性等)的物体。这一区域称之为之转变温度区域。一般以通用符号Tf 和Tg分别表示玻璃转变温度区的上下限：Tf—通称膨胀软化温度Tg—通称转变温度上述两个温度均与试验条件有关，因此一般以粘度作为标志，即Tf相当于η=108~10Pa·S时的温度，Tg相当于η=1012.4Pa·S时的温度。 玻璃在转变温度范围的性质变化在Tt和Tg转变温度范围内，由于温度较低，粘度较大，质点之间将按照化学键和结晶化学等一系列的要求进行重排，是一个结构重排的微观过程。因此玻璃的某些属于结构灵敏的性能都出现明显的连续反常变化，而与晶体熔融时的性质突变有本质的不同，所示，其中G表示热焓，比容等性质；表示其对温度的导数如热容，线膨胀系数等；表示与温度二阶导数有关的各项性质如导电系数、机械性质等。曲线均有三个线段：低温线段和高温线段，其性质几乎与温度变化无关；中间线段，其性质随着温度而急速改变。Tg~Tf温度区间的大小决定于玻璃的化学组成。对一般玻璃来说，这一温度区间的变动范围由几十度到几百度。在Tg~Tf范围内及其附近的结构变化情况，可以从三个温度范围来说明：在Tf以上由于此时温度较高，玻璃粘度相应较小，质点的流动和扩散较快，结构的改变能立即适应温度的变化，因而结构变化几乎是瞬时的，经常保持其平衡状态。因而在这温度范围内，温度的变化快慢对玻璃的结构及其相应的性能影响不大。在Tg以下：玻璃基本上已转变为具有弹性和脆性特点的固态物体，温度变化的快慢，对结构、性能影响也相当小。当然，在这温度范围(特别是靠近Tg时)玻璃内部的结构组团间仍具有一定的永

第 2 章 陶瓷和玻璃材料

新兴材料 5 3、精细控制下的煅烧以获得微细陶瓷粒子。 溶胶－凝胶法可用来制备陶瓷和玻璃，其产物可以是纤维、也可以是粉末。蒸馏提纯的醇盐（由金属氧化物与酒精反应形成）的水解也是溶胶－凝胶法的一个变量。从溶体中沉淀出的氢氧化物是形状统一的球形亚微米粒子，而烧结不会明显改变这些人们期望的特征。尽管溶胶－凝胶法的处理成本较高、生产周期也很长，但因溶体制备、成型和烧结工艺简便，形成的陶瓷性能突出，对于氧化物粉末，诸如氧化铝、氧化锆和氧化钛等，它仍不失为一种颇具吸引力的制备方法。近来，关于溶胶蒸发相的方法成为研究热点，它可以获得粒径小至10~20nm 的微细陶瓷粉末(如氧化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物等)，这种方法需要一个具有高能量输出的蒸发热源，如电弧、等离子射流或者激光束等，而粉末在载气中致密化后被碰撞过滤器或静电收集器从气流中分离出来，有时在化学气相沉积（CVD ）工艺中，会直接在基体上致密化成膜。 先进陶瓷材料的制备往往分为多个步骤或数段操作，每个操作由若干交互作用的变量(时间、温度、压力等)决定，这些变量通过对材料宏观和微观组织的特殊作用机制影响最终产品的质量。当延性良好的金属材料通过塑性变形成型时，每一步的加工都会对材料施加载荷并可以暴露材料的缺陷(例如：奥氏体不锈钢具有冷拔加工到细小皮下注射针头尺寸的能力，就强有力地证明了其组织结构的完整性)。单个陶瓷粒子通常是脆性不可变形的，因此，陶瓷材料的制备流程一般会避免塑性变形加工；同时，因缺陷会在加工后继续存在，但变得不可见或会导致实际上的局部破坏，也存在巨大的固有风险。先进陶瓷的最终性能对各种形式的结构性异质是高度敏感的，特种陶瓷和高新产品技术的进步使得无损监测技术在陶瓷制备的关键阶段得到长足的应用。 在先进陶瓷的设计阶段，应特别强调对整个产品制备计划应用下列指导方针： 1、先驱体材料，特别是超细粉末，应科学地确定其特征参数； 2、每一步工艺操作都应该精确地研究和控制； 3、应将整个操作流程与无损检测技术有机结合。 2.4 典型工程陶瓷材料 2.4.1 氧化铝 2.4.1.1 氧化铝的一般性能和应用 氧化铝是二十余种氧化物陶瓷中应用最广的，通常被认为是现代工程陶瓷的历史性先驱。氧化铝陶瓷中氧化铝(Al 2O 3)的含量由其使用要求决定，一般在85%~99.9范围。 粒度较粗的氧化铝基耐火材料以形状尺寸较大、如厚板、型材和砖块之类的形态，被用于建造工业窑炉。氧化铝的熔点高达2050℃，其耐热能力，或者叫耐火度长久以来一直为窑炉设计者们所看好。事实上，基于粘土的铝硅酸盐耐火材料大有被更昂贵的高纯氧化铝陶瓷所取代的趋势。氧化铝的原子间结合半是离子键，半是共价键形式，具有超强的结合力；其晶体结构在1500~1700℃的高温下仍保持物理稳定。它被用于需要抵御炽热和侵蚀性环境的测温热电偶护套，以及从浇铸前快速运动的熔融铝液流中去除外来颗粒和氧化浮渣的过滤导管；用熔融氧化铝浇铸成的大型耐火砖被用于熔化玻璃的连续炉中。然而，尽管氧化铝是一种具备有效的化学稳定性的耐热材料，其热冲击敏感性也高于碳化硅和氮化硅。对热震抗力有贡献的一个主要因素是，后两者具有更高的线性热膨 Advanced Materials 6 胀系数（α）：碳化硅、氮化硅和氧化铝的α 值 / ×10-6 K -1分别是8，4.5和3.5。 当用作较低温度下服役的工程零件时，氧化铝陶瓷通常具有很细的晶粒度（0.5~20μm ）和实际 上的零孔隙率。为了满足越来越苛刻的使用需求，氧化铝陶瓷的研发多年以来一直在不断地进行， 并主要集中于化学成分和晶粒组织的控制。氧化铝的化学惰性和其对人体组织的生物相容性使其得 以用在臀修补术中。如图2.1所示，氧化铝被用作汽油机引擎的火花塞绝缘体，是一个常常被用来印 证其绝缘能力的例子。 图2.1 汽油机引擎火花塞 从1900年代开始，火花塞的设计和制造方法不断地进步。在现代汽油机引擎中，火花塞的无故 障运行首先取决于其等静压氧化铝绝缘体的绝缘能力。每个火花塞都被期望在长期运行过程中，在 每秒钟精确地点火50~100次时，还可以经受住高达1000℃的高温、瞬间机械压力、腐蚀性尾气和 约30kV 电势差的考验。商品火花塞有着光滑的玻璃化表面层，以便更容易去除表面附着污染物形成 的导电膜。 氧化铝陶瓷不寻常的绝缘性能和应用范围早就被电气和电子工业熟知(如：电子线路基板、半导 体集成电路封装等等)。不像金属材料，在氧化铝晶体结构中不存在形成电流的自由电子，其介电强 度（用以衡量材料抵受电位梯度而不发生击穿和放电的性能）非常高。甚至在接近1000℃的高温下， 当原子已变得具有运动能力并可传输一些电荷时，氧化铝的电阻系数仍然极高；而提高其纯度通常 有利于改善其电气绝缘性能。 很多大批量生产的工程零件是利用氧化铝卓越的抗压强度、硬度和磨损抗力制得的(如：洗衣机 旋转密封件、汽车发动机水泵、机加工夹具和刀具、农业机械的破土犁刀、钟表和磁带式录音机轴 承、高速纺织机械导纱轮、工业磨料等等)。著名的刚玉砂磨料，就是氧化铝的一种掺杂无水形式， 含有多达20%的SiO 2+Fe 2O 3而无需进行预处理。由于氧化铝的组成原子－铝和氧的质量都比较小， 导致氧化铝的密度较低，这通常是一个有利因素。不过，和大多数陶瓷材料相似，氧化铝也是脆性 材料，在服役时应尽量避免冲击载荷和过高的拉应力。 氧化铝零件一般都很小，但其机能正常与否对大得多的工程系统而言，却往往是至关重要的。 火花塞绝缘子和内燃机水泵密封圈就是该法则起作用的明显例证。

陶瓷和玻璃

玻璃陶瓷选论 罗传峰 玻璃 一、名词解释： 非桥氧；硼氧反常性；转变温度区；桥氧；混合碱效应；硼反常性 答：非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧。 硼氧反常性：在一定范围内，碱金属氧化物提供的氧，不像在熔融石英玻璃中作为非桥氧出现于结构中，而是使硼氧三角体（B0）转变成为完全由桥氧组成 的硼氧四面体，导致B03玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络，使玻璃的各种物理性质，与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，相应地向着相反的方向变化，这就是所谓硼氧反常性。 转变温度区：玻璃熔体自高温逐渐变冷却时，要通过一个过渡温度区，在此区域内玻璃从典型的液体状态，逐渐转变为具有固体各项性质的物体。这一区域称之为转变温度区。 桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。 混合碱效应：在二元碱玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应。 硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值， 这现象也称为硼反常性。 二、问答题：1、简述玻璃结构中阳离子的分类，及其在玻璃结构中的作用 答：按元素与氧结合的单键能的大小和能否形成玻璃，分为三类：网络生成

体氧化物：能单独生成玻璃，在玻璃结构中能形成各自特有的网络体系。网络外体氧化物：不能单独生成玻璃，当阳离子M电场强度较小时，断网作用，电场强 度较大时积聚作用。中间体氧化物：当配位数》6时，阳离子处于网络之外，与网 络外体作用相似；当配位数为4时能参加网络起网络生成体作用。 2、简述玻璃在Tg—Tf范围内及其附近的结构变化情况。 答：在Tg—Tf范围内及其附近结构变化中可以从三个温度范围说明： 1.Tf以上，粘度小，质点流动层扩散速度快，结构变化快，瞬间可达平衡。 2.Tg以下， 玻璃基本上已经转化为具有弹性以及脆性等特点的固态物体，此温度范围内结构变化远远落后于温度变化。3.Tg —Tf范围:粘度介于上述二者之间，质点可适当移动，构造状态趋向平衡所需时间较短。此时温度范围决定了玻璃结构状态以及结构灵敏性能。 3、逆性玻璃中，“逆性”的含义是什么？ 答：1在结构上，一般玻璃的结构以玻璃形成物为主体，金属离子处于网络的空穴中，它仅起补 网作用，逆性玻璃与通常玻璃是相逆的，即决定玻璃聚结程度的不是多面体之间的连接，而是金属离 子多面体短链中氢离子的结合。2逆性玻璃在性质上也发生逆转性，一般玻璃的性质是随SiO2的减 少而降低，在逆性玻璃中则相反，碱金属和碱土金属含量越多，结构越强固，而某些物理性质都向玻璃的相反方向变化。 第六章玻璃的化学稳定性 1、试述水、酸、碱、大气对玻璃的侵蚀过程。 答：1水，水对玻璃的侵蚀幵始于水中的H+和玻璃中的Na+离子进行交换，通 过反应间接破坏硅氧骨架，并且水分子也可以直接破坏硅氧骨架，从而造成对玻璃的侵蚀，但是产物硅酸凝胶会减低侵蚀的速度。2酸，酸对玻璃的侵蚀是通过水的作用侵蚀玻璃，产物金属氢氧化物要受到酸的中和。中和作用起着两种相反的效果，一是使玻璃和水溶液之间的离子交换反应加速进行，从而增加玻璃的失重，二是降低溶液的pH 值，

[课外阅读]什么是玻璃陶瓷和它的发展前景

[课外阅读]什么是玻璃陶瓷和它的发展前景 定义简介 又称微晶玻璃，是经过高温融化、成型、热处理而制成的一类晶相与玻璃相结合的复合材料。具有机械强度高、热膨胀性能可调、耐热冲击、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能，被广泛用于机械制造、光学、电子与微电子、航天航空、化学、工业、生物医药及建筑等领域。由于玻璃陶瓷面板的制造工艺复杂，技术要求高，高质量玻璃陶瓷生产工艺及控制技术基本上被国外所垄断，国内玻璃陶瓷生产工艺存在质量品质差、成品率低等问题。 玻璃在催化剂或晶核形成剂作用下结晶而成的多晶的新型硅酸盐材料，为晶相和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的混合体。通常晶体的大小可自纳米至微米级，晶体数量可达50%～90%。具有高机械强度，低电导率，高介电常数，良好的机械加工性能，耐化学腐蚀性、热稳定性等。这些性能取决于晶体种类、数量，以及剩余玻璃相的组成和性能，并和晶化条件等密切相关。按成核或晶化处理不同分为光敏和热敏微晶玻璃等。可用于制作电路板，电荷存储管，光电倍增管的屏，导弹弹头，雷达天线罩，轴承，泵、反应堆中子吸收材料，绝缘支柱等。 发展前景 耐高温玻璃陶瓷耐高温玻璃陶瓷是随着烧结法、溶胶-凝胶法等新工艺在玻璃陶瓷制备中的应用而发展起来的新材料。当玻璃陶瓷中

析出如莫来石、尖晶石、铯榴石等耐高温的晶体且含量较高时，材料可以耐很高的温度。如铯榴石玻璃陶瓷中，不仅析出了这种耐高温微晶，还析出了一些莫来石晶体，而且其残余玻璃相为晶体所包裹，这种材料可在1400℃左右的高温下使用。 高力学性能的材料玻璃陶瓷的微观结构对其力学性能有很大影响，可用控制结构来改善性能，如交织结构可以提高强度和韧性；采用温度梯度、热挤压等方法使晶体定向生长、也能大幅度提高力学性能，如以CaO-P2O5为基的玻璃陶瓷中析出定向微晶，其抗折强度可达700MPa，而且断裂韧性也显著提高；复合材料是提高玻璃陶瓷力学性能的又一有效途径，可将具有不同于玻璃陶瓷基体力学性能的纤维、晶须或微粒与之复合，也可用金属等其它材料与之复合，还可以将玻璃陶瓷的纤维或小球体复合到其它基体中，如用SiC晶须增强MgO-Al2O3-SiO2基的玻璃陶瓷，其抗折强度与断裂韧性分别为500MPa及4.0MPa.m1/2，比未增强者提高两倍以上。复合材料的力学性能可与Si3N，等结构陶瓷媲美，是一类有前景的新型结构材料。 生物玻璃陶瓷生物玻璃陶瓷的主要优点是在玻璃中可引入CaO、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与生物活化性，组成中的其它组分可析出其它类型的晶体，保证材料的化学稳定性、可切削性等，比金属、氧化铝等材料更有前途。迄今已进行许多临床试验，有的长达六年之久，而且都取得了可喜的成果。

高中化学玻璃、陶瓷和水泥人教版选修一

第三节玻璃、陶瓷和水泥 教学目标： 1．知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。 2．激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步认识。 3．使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 教学重点、难点: 水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料 教学用具：高压钠灯、光导玩具、光导演示器、光缆实物、投影片、电影剪辑 教学方法：展示实、图片、谈话、讲述、讨论探究 课时划分：两课时 教学过程： 一课时 [投影]人工吹制玻璃器皿 [学与问] 玻璃中含有什么物质？玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得？ [板书]一、玻璃 ［自学］请大家阅读课本P59有关玻璃的内容，并填写下表 ［投影展示］玻璃 [学生阅读完课本后，由学生回答，教师填写上表］ [板书]1、生产玻璃原料：主要反应：成分： [讲述］在原料中SiO2用量较大，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起得到的物质主要成分是SiO2。 ［提问］为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器？ ［回答］因为玻璃中含有二氧化硅，而氢氟酸可以和二氧化硅发生化学反应。 ［演示实验］取一根玻璃管，置于燃着的酒精喷灯上，把玻璃管拉成两支尖嘴管。

［观察］大家看到了什么？ ［回答］玻璃受热、变软，可拉细。 ［讲述］实验室里的胶头滴管就是这样制出来的。这说明普通玻璃在高温时易软化、变形。但如果我们在玻璃容器中进行的是高温下的化学反应，普通的玻璃仪器显然是不能满足要求的，这时我们可以用能承受较高温度的石英玻璃容器。石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨胀系数小，不怕温度的骤然变化，而且具有很高的化学稳定性，所以是一种制作高温容器的良好材料。 ［思考］看起来晶莹透明的玻璃是不是晶体呢？请大家思考后回答，说出判断的依据。 ［讨论］（生甲）是。晶体都能反光，玻璃也能反光，所以是；（生乙）是。因为玻璃是一个规则的形体，看起来也是亮晶晶的；（生丙）不是。晶体都有规则的几何形状，玻璃没有；（生丁）不是。晶体都有固定的熔点，而玻璃没有。…… ［讲解］好。看来大家都很爱动脑思考。事实上，玻璃不是晶体。因为晶体的外表特征是有一定的、整齐的、有规则的几何外形(当然，构成晶体的那个最小的单元是我们肉眼看不见的)，它有固定的熔点。而玻璃是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态，我们把它叫做玻璃态。 它的结构特点是：它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但又不像无定形体那样无规则排列，而是“短程有序、远程无序”。即从小范围来看，它有一定的晶型排列；从整体来看，却像无定形的物质那样是无晶形的排列规律。所以玻璃态物质没有一定的熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。 [板书]2、玻璃态物质：短程有序、远程无序，没有一定的熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。 [展示一小块普通玻璃] [提问］大家看，这是一块普通玻璃，当我们把若干块普通玻璃叠加，或从侧面看这块玻璃时，它都是绿色的。为什么？ ［回答］因为原料中混有二价铁的缘故。 ［展示一块红色玻璃，一块蓝色玻璃］ ［提问］它们和我刚才取的那块普通玻璃的颜色不一样，是什么造成了它们的这种差别呢？ ［回答］是因为在制造玻璃的过程当中，加入了金属氧化物。在红色玻璃中加的是氧化亚铜(Cu2O)，在蓝色玻璃中加的是氧化钴(Co2O3)。 ［总结］很好。也就是说在制造玻璃的过程中，当我们加入某些金属氧化物时(如二氧化锰、二氧化锡等)，会使玻璃呈现不同的颜色。 ［提问］请大家根据生活经验，说一下普通玻璃的优点和缺点是什么？ ［回答］玻璃的透光性能好，但易碎，并且易伤人。用玻璃制成的物品美观，但就是不结实，如窗户上的玻璃，很容易被打破。玻璃不耐热，开水都能把它炸裂…… ［讲述］大家说得都很好。也正是为了让玻璃“弃恶扬善”，玻璃专家们进行了深入的研究，并不断地制成有各种各样性能的特种玻璃。如石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃

透明陶瓷应用

透明陶瓷制备方法 一般陶瓷是不透明的,但是光学陶瓷像玻璃一样透明,故称透明陶瓷。一般陶瓷不透明的原因是其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。 应用 最早是使用在灯具上。高压钠灯是一种发光效率很高的电光源，但在钠蒸气放电时产生1000℃以上的高温，具有很强的腐蚀性，玻璃灯管根本没法耐受，所以高压钠灯一直没能问世，直到有了透明陶瓷，高庄钠灯才得到实际应用，除高压钠灯外，透明陶瓷还使用于其它新型灯具，如艳灯、铷灯、钾灯等。向尾蛇导弹头部的红外探测器，外面有一个整流罩，它不仅要有足够的强度，还要能透过红外线，以确保导弹能跟踪敌机辐射的红外线。担当此任的材料只有透红外陶瓷，响尾蛇导弹的整流罩就是用透红外陶瓷做的。电焊工人操作时，要不断地把面罩举起拿下，十分不方便。有一种锆钛酸铅镧透明铁电陶瓷，能透光，耐高温，用它造成具有夹层的护目镜，能根据光线的亮暗自动进行调节，有了这种护目镜，电焊工人工作起来就十分方便。这种护目镜，正在核试验工作人员和飞行员中得到广泛的作用。美国空军研究实验室与美国Surmet公司一起对以特殊透明陶瓷为基础的新型防弹护板进行了试验，最近几年Surmet公司一直坚持研究这种透明陶瓷。新型材料进入市场的商标为ALON，它是“氮氧化铝”的缩写，ALON是一种多晶体，并且完全是透明的，其晶粒大小为80～250微米。从外表看ALON板就像蓝宝石，ALON的化学公式为Al(64+x)/3O32-xNx，式中的X可以从2到5。在最近的试验中由几层ALON、玻璃和聚合物组成的双层中空玻璃出色地经受了从7.62毫米口径手枪连续射出的穿甲弹，同时双层中空玻璃的重量比普通防弹玻璃轻一半。ALON可以在各个领域找到广泛应用，例如利用它可以制成特别耐磨损的超市条码扫描器窗口。但是要大量推扩应用ALON的障碍是其价格比传统防弹玻璃贵3～5倍，此外还需要对建造新型炉子进行大量投资，以便能制取在工业规模中应用的大量材料。但是ALON的低重量与高强度比产品的价格更为重要，它已经显示出其不可替代的优点。

玻璃陶瓷和水泥教案图文稿

玻璃陶瓷和水泥教案 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

第三节玻璃、陶瓷和水泥 知识与技能： 1．知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。 2．激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步认识。 过程与方法：展示实、图片、谈话、讲述、讨论探究，来认识硅酸盐产品。 情感、态度、价值观：使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 教学重点、难点: 水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料 课时划分：两课时 教学过程：（第一课时） [阅读]人工吹制玻璃器皿 [学与问] 玻璃中含有什么物质玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得[板书]一、玻璃 有关玻璃的内容，并填写下表 ［自学］请大家阅读课本P 59 ［投影展示］玻璃 [学生阅读完课本后，由学生回答，教师填写上表］ [板书]1、生产玻璃原料：主要反应：成分：

[讲述］在原料中SiO 2用量较大，普通玻璃是Na 2 SiO 3 、CaSiO 3 、SiO 2 熔化 在一起得到的物质主要成分是SiO 2 。 ［提问］为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器 ［回答］因为玻璃中含有二氧化硅，而氢氟酸可以和二氧化硅发生化学反应。 ［演示实验］取一根玻璃管，置于燃着的酒精喷灯上，把玻璃管拉成两支尖嘴管。 ［观察］大家看到了什么 ［回答］玻璃受热、变软，可拉细。 ［讲述］实验室里的胶头滴管就是这样制出来的。这说明普通玻璃在高温时易软化、变形。但如果我们在玻璃容器中进行的是高温下的化学反应，普通的玻璃仪器显然是不能满足要求的，这时我们可以用能承受较高温度的石英玻璃容器。石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨胀系数小，不怕温度的骤然变化，而且具有很高的化学稳定性，所以是一种制作高温容器的良好材料。 ［思考］看起来晶莹透明的玻璃是不是晶体呢请大家思考后回答，说出判断的依据。 ［讨论］（生甲）是。晶体都能反光，玻璃也能反光，所以是；（生乙）是。因为玻璃是一个规则的形体，看起来也是亮晶晶的；（生丙）不是。晶体都有规则的几何形状，玻璃没有；（生丁）不是。晶体都有固定的熔点，而玻璃没有。…… ［讲解］好。看来大家都很爱动脑思考。事实上，玻璃不是晶体。因为

功能陶瓷复习资料

第一章绪论 1如何区别结构陶瓷和功能陶瓷材料？ 利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。 在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点。★★★ 2功能陶瓷的耦合效应有哪些？课件P36 答：热电效应、压电效应、磁电效应、光电效应、声光效应、磁光效应。 第二章功能陶瓷的基本性质 3功能陶瓷的热学性能有哪些？了解其含义。P19-23 答：（1）功能陶瓷的热学性质有热容、热膨胀系数、热导率和抗热冲击性。 （2）热容：物体温度升高1K所需要增加的热量。 热膨胀系数：温度升高1℃而引起的体积和长度的相对变化。 热导率：单位时间内单位面积上通过的热量与温度梯度的比例系数。 抗热冲击性：指物体能承受温度剧烈变化而不被破坏的能力。 4什么是绝缘强度？P15 答：当作用于陶瓷材料上的电场强度超过某一临界值时，它就丧失了绝缘性能，由介电状态转变为导电状态，这种现象称之为介电强度的破坏或介质的击穿，击穿时的电场强度称绝缘强度。 5功能陶瓷的电学性质有哪些？了解其含义。P7-15 答：（1）功能陶瓷的电学性质有电导率、介电常数、介电损耗角正切值和击穿电场强度。 （2）电导率：指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。 介电常数：是衡量电介质材料在电场作用下的极化行为或存储电荷能力的参数。 介质损耗角正切值：表示电介质在交流电压下的有功损耗和无功损耗之比，值越大，介质损耗越大，反映了电

介质在交流电压下的损耗性能。 [额外知识点介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。介质损耗角：δ在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角。] 击穿电场强度：当作用于陶瓷材料上的电场强度超过某一临界值时，它就丧失了绝缘性能，由介电状态转变为导电状态，这种现象称之为介电强度的破坏或介质的击穿，击穿时的电场强度称击穿电场强度。 第四章超导陶瓷 6什么是超导体？超导体有什么特征？约束超导体的临界参数有哪些？P68-69 答：（1）超导体：处于具有特殊电性质的物质的超导状态下的零电阻导体。 （2）特征是零电阻。 （3）临界温度Tc（超导体从一定电阻的正常态转变为电阻为零的超导态的温度）；临界磁场Hc（使超导体从超导态转变为正常态的磁场）；临界电流Ic（通过超导体的电流密度超过某一数值Jc时，超导体的超导电性就会被破坏，Jc即为临界电流密度，对应的电流为临界电流Ic）。 [额外知识点P69超导体的T-H-J临界面图有必要记下] 7超导陶瓷的作用。P85-86 答：（1）超导量子干涉器（SQUID）；（2）微波无源器件和微波有源器件；（3）利用超导陶瓷的约瑟夫逊效应研制第五代计算机；（4）混频器；（5）射频量子干涉仪；（6）磁屏蔽；（7）多层结构；（8）超高频天线；（9）磁通变换器；（10）用于输配电；（11）高温超导无源微波器件；（12）利用高温超导陶瓷的抗磁性，进行废水处理、除毒、分离红血球、抑制和杀死癌细胞、加速高能粒子等。★ [额外知识点另外可以如此记：10、12加上1（在电力系统方面，可以用于输配电。）2（在交通运输方面，可以制造磁悬浮高速列车。）3（用于电子陶瓷）共五条。] 8什么是第一类超导体？什么是第二类超导体？P69-70 第一类超导体只存在一个临界磁场Hc，当外磁场H

陶瓷与玻璃材料

摘要：当代陶艺在中国经过十多年的发展，可以说已经小成气候，在造型、装饰工艺上已经趋于成熟，风格上已呈现出百花齐放。但陶艺的发展不可能局限于此，90年代成长起来的陶艺家们业已进入创作和研究的高峰期，他们对于当代陶艺、对于材料的思考有力的推动了当代陶艺向前发展。当代陶艺的材料也不仅限与泥土，饱含激情的陶艺家们尝试挖掘陶瓷材料本身的表现力的同时，将其他材料引入到陶瓷创作中来，与陶瓷材料形成造型或视觉上的互补。 陶艺材料语言的拓展 综合材料在陶瓷艺术的创作中最直观的体现是表现为材料质感的突破。陶艺家们通过综合的运用，巧妙的构成与重组，陶瓷材料的语言可以在互相对比中得到最大的发挥，材料的质感美可以得到最大的体现。对综合材料的运用不仅仅是材料与工艺的问题，更重要的是它表现为陶艺家在观念上的创新和对新事物的认识。 材料的发掘增强了陶瓷艺术作品的表现力。如吕品昌创作的《太空计划》系列，粗糙的土陶质感和严谨的不锈钢综合运用，取得了非常好的效果，土陶是质朴的、自然地，不锈钢是华丽的、工业的，这种矛盾的综合不但不会消解作品的视觉效果与形式美，而且两种材料间相辅相成，互相衬托，使各自的材料美感得以最大程度的发挥。 材料的运用拓展了陶瓷艺术创作的方向。当代艺术创作的一个新方向就是不在以材料来表现社会的、或者人文的主题，而是单纯的表现材料本身，充分发掘材料自身的美感。沛雪立的陶艺作品以高岭土为原材料，在作品上保留了很多切割泥块时留下的痕迹，如果仅仅是将这些制作痕迹看做是制作过程中留下的痕迹，难免浅薄。这更是一种语言，高岭土这种材料与艺术家在互相的交流中留下来的语汇，艺术家随意、豁达的在泥土上挥洒自己的即兴感受，这种珍贵的碰撞在瞬间定格下来，就是我们所看到的作品。 陶艺与玻璃材料 陶瓷与玻璃也可以说是一母同胞的两兄弟，两者都属于硅酸盐艺术，其成型工艺也有太多的相似之处。陶瓷表面所覆盖着一层透明的物质，其主要成分是二氧化硅，就是玻璃。陶土给人的感觉是质朴率真、给人踏实温暖的感觉，瓷土给人的感觉是冰清玉洁的、纯净无暇的。而玻璃这种材料的表现性在于光线与材料之间的作用，或明或暗、或迷离或斑斓，带给人的感觉是如此奇妙。如果说陶瓷是一座山，那么玻璃就是山间的流水，陶瓷因为玻璃质的透明和清澈而变得富有灵性。 克里斯汀娜-波斯维可以说熟练的把握了陶瓷和玻璃这两种材料，掌握了它们的特性并运用在自己的作品创作中。国内也不乏富有丰富想象力的艺术家，中国艺术家戴舒丰先生在90年代末成功的用陶瓷和玻璃制作了一件作品，陶土的厚重质朴与玻璃的温润华丽形成了鲜明的对比，材料的视觉语言被成功的发挥到极致（如图1-6）。色彩的对比犹如蓝天碧水，生活就像轻舟一样轻轻滑过。陶土厚重的肌理如同大地一样给人温暖与敦实的感觉，贴近它可以听到山野脉搏的跳动。碧蓝的玻璃如同一汪秋水，丝般的润滑和平静，等待一片秋天的落叶。整个作品读起来是那么的富有诗意，这完全是由于两种材料语言的碰撞给了我们诗意表达的空间。而这两种材料的魅力也就统统的隐藏在这个空间里面，它巨大的表现力以及丰富的材料语言在等待着一次富有深度的挖掘。

新人教版高中化学教案选修 玻璃陶瓷和水泥

玻璃、陶瓷和水泥 教学目标： １．知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。 ２．激发学生学习化学的兴趣，使学生对化学与生产、生活实际的联系有进一步认识。３．使学生认识到化学在现代社会、现代科技中的重要作用。 教学重点、难点: 水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料 教学用具：高压钠灯、光导玩具、光导演示器、光缆实物、投影片、电影剪辑 教学方法：展示实、图片、谈话、讲述、讨论探究 课时划分：两课时 教学过程： 第一课时 [投影]人工吹制玻璃器皿 [学与问] 玻璃中含有什么物质？玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得？ [板书]一、玻璃 ［自学］请大家阅读课本P５9有关玻璃的内容，并填写下表 ［投影展示］玻璃 主要用料反应条件玻璃窑中发生的主要反应成分

[学生阅读完课本后，由学生回答，教师填写上表］ [板书]１、生产玻璃原料：主要反应：成分： [讲述］在原料中SiO２用量较大，普通玻璃是Na２SiO３、CaSiO３、SiO２熔化在一起得到的物质主要成分是SiO２。 ［提问］为什么制取氟化氢气体或盛放氢氟酸时不能用玻璃容器？ ［回答］因为玻璃中含有二氧化硅，而氢氟酸可以和二氧化硅发生化学反应。 ［演示实验］取一根玻璃管，置于燃着的酒精喷灯上，把玻璃管拉成两支尖嘴管。 ［观察］大家看到了什么？ ［回答］玻璃受热、变软，可拉细。 ［讲述］实验室里的胶头滴管就是这样制出来的。这说明普通玻璃在高温时易软化、变形。但如果我们在玻璃容器中进行的是高温下的化学反应，普通的玻璃仪器显然是不能满足要求的，这时我们可以用能承受较高温度的石英玻璃容器。石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨胀系数小，不怕温度的骤然变化，而且具有很高的化学稳定性，所以是一种制作高温容器的良好材料。 ［思考］看起来晶莹透明的玻璃是不是晶体呢？请大家思考后回答，说出判断的依据。 ［讨论］（生甲）是。晶体都能反光，玻璃也能反光，所以是；（生乙）是。因为玻璃是一个规则的形体，看起来也是亮晶晶的；（生丙）不是。晶体都有规则的几何形状，玻璃没有；（生丁）不是。晶体都有固定的熔点，而玻璃没有。…… ［讲解］好。看来大家都很爱动脑思考。事实上，玻璃不是晶体。因为晶体的外表特征是

玻璃与陶瓷的关系

玻璃和陶瓷的关系 玻璃和陶瓷关系玻璃是一种无定形、非晶态的无机材料, 其历史至少可追溯到4000 年以前. 最近几十年, 玻璃工业有了较大的发展, 目前, 世界范围内, 玻璃工业每年大约创造1000 亿美元的产值. 与玻璃材料相比, 陶瓷是一种产品种类更加丰富的无机材料,在结构上也是更加有序的. 玻璃和陶瓷是不可分割的两类材料, 被称为孪生姊妹, 它们有相似的生成原理, 原材料和生产工艺, 而且都是经过高温处理而制得的. 在一些工业中, 玻璃和陶瓷这两个材料名词被互换使用, 如陶瓷的玻璃相也称作陶瓷釉; 在生物陶瓷的结构中, 既有陶瓷的结构特点, 也有玻璃的结构特点. 在欧美大学中, 玻璃和陶瓷两个学科是完全联系在一起的, 其课程设置也是互相补充的, 而这正是充分认识到了玻璃和陶瓷材料的相似和区别之处的结果. 在工业生产中, 人们也有相同的认识, 例如: 在陶瓷领域所学的知识可以很好地, 甚至是必须地被使用来解决玻璃生产中所遇到的问题, 而且往往会收到意想不到的神奇效果. 玻璃行业的技术人员和玻璃产品的生产者必须充分认识玻璃在生成过程中向陶瓷转变的规律, 以便更好地制定和控制工艺参数, 例如, 在生产玻璃制品( 无论是玻璃纤维还是玻璃器皿) 的过程中, 都必须掌握把晶态的原料熔融、冷却从而最终转变为非晶态产品的过程, 否则将无法控制玻璃态产品的生成, 更不能生产出有特定性能的产品. 对传统的玻璃产品来说, 都或多或少地存在缺陷, 而所谓的缺陷, 其中主要是指玻璃态中所存在的陶瓷相, 而玻璃产品的物理和化学性能则是由其玻璃相和陶瓷相的含量以及它们之间结合面上的张力所决定. 同样, 在传统陶瓷产品的制造中, 例如: 容器和卫生陶瓷等制品, 都要使其成分、结构向玻璃态转变, 以制得所需的最终产品. 在陶瓷制品的热处理过程中, 玻璃相的控制是通过控制原材料, 晶化时间以及晶化温度来实现的产品, 最终性能的优劣不仅决定于玻璃相成分是否存在及其存在的数量, 也决定于玻璃相形成过程中的热历史, 以及较多的耐火材料混合组分在玻璃中溶解的程度如何. 既使是技术陶瓷, 如高纯铝制品, 哪怕其颗粒只有几个原子层厚, 在颗粒和颗粒的边界层上通常也存在着连续的玻璃相. 除个别晶体材料之外, 几乎所有商品陶瓷的组成中都含有玻璃相, 所以在原料的选择上、产品生产过程中的工艺参数的制定和控制上以及其它许多方面, 我们都应充分考虑玻璃和陶瓷的共性, 以更有利于对玻璃和陶瓷材料的理论分析. 总之, 玻璃材料的连续玻璃相中分布着无数极其微小的陶瓷相区域; 陶瓷材料的陶瓷相之间也分布着玻璃相, 而玻璃材料或陶瓷材料的性能是由玻璃相和陶瓷相的含量以及玻璃相和陶瓷相之间的结合状况所共同决定的, 这也是玻璃的结构学说中晶子学说所强调的结构特征, 而我们在研究及生产中过多地强调了无规则网络学说, 玻璃和陶瓷材料的技术人员必须认识到: 只有把两个学说结合起来, 才能对这两类材料有一个更加完善的理解, 才能对玻璃和陶瓷材料有更加深刻的认识. 生产中玻璃和陶瓷的关系, 玻璃和陶瓷材料生产的许多准备过程是相同的, 例如: 原材料的选择、配合料的制备过程、提高其热处理效率的方法、耐火材料的选择以及在高温下使配合料转变为最终产品的方法等方面都有很大的相同之处, 另外有关余热的回收利用和热处理过程中阻止侵蚀相的产生等问题也都是