没有玻璃,就不会发生科技革命?它的价值足以匹配诺奖

发布时间:2022-07-11 浏览量:1386 来源:文汇报 作者:胡丽丽
玻璃与光纤
玻璃与光纤
 
有人说,没有玻璃,西方也许不会发生科技革命。这句话虽有些夸张,但也在一定程度上说明了玻璃在人类历史上的重要地位。从玻璃器皿、显微镜、望远镜到电子电路、平板显示器,如今,我们生活处处离不开玻璃的身影。
 
人造玻璃于公元前20世纪到公元前15世纪出现在中东地区,主要由于该地区有适合熔制玻璃的原料。公元前1世纪,中东人发明了玻璃吹制技术,这与当时冶金技术的发展密切相关,因为吹制玻璃需要用一根长的金属管。采用吹制方法可以制备薄的透明玻璃,并将玻璃制成不同形状的餐具、容器等。公元1世纪到8世纪,在吹制技术基础上,发展出了各类玻璃成型技术,由此可以制备窗玻璃、长方形玻璃。中东和北非地区的主要玻璃制作工艺为吹制,并一直保留到19世纪。
 
激光钕玻璃
高温浇筑下的液态激光钕玻璃,激光钕玻璃是一种含有钕离子的特殊玻璃。
 
玻璃制备技术最早通过意大利人传入欧洲,并在当地规模生产。彩色玻璃的生产始于1000年,10-11世纪欧洲皇室准许贵族经营玻璃生产和交易,并进行玻璃制备技艺的家族传承。中世纪欧洲大兴教堂建设,促进了彩色玻璃技术的发展和成熟。13-16世纪欧洲文艺复兴时期,威尼斯由于其特殊的地理位置和与中东地区的密切贸易往来,以及丰富的石英原料(来自海岸)、独特的原料提纯技术、丰富的柏树资源(作为燃料),成为欧洲玻璃生产和贸易中心。
 
17世纪到19世纪,现代玻璃制造技术在欧洲大陆兴起。这主要得益于欧洲科学技术的发展,原料更加精细、成分更加可控、燃料从木材转变为煤,这也标志着玻璃生产进入了工业化时代。由于英国富有铅矿,遂开始生产水晶玻璃,英国、法国于17世纪开始取代威尼斯成为欧洲玻璃生产中心。18世纪末的科技革命带来了19世纪玻璃制造业的创新和大规模工业化生产,相继产生了圣戈班、皮尔金顿、肖特等代表性的玻璃公司,可规模化生产平板玻璃、容器玻璃,用于建筑物、日常生活等。德国肖特公司于1884年开始光学玻璃的生产,并应用于显微镜和望远镜等科学仪器。
 
第一次世界大战期间,欧洲的玻璃工业受到很大影响,一战结束后开始逐步恢复。此时,美国的玻璃工业兴起,形成了欧洲和美国两大玻璃生产和研制中心,并于1920年开展了汽车玻璃和安全玻璃(复合玻璃)的工业生产。1913年派莱克斯玻璃诞生,主要用作青霉素、疫苗等药物和生物医学实验的器皿,在二次世界大战和生物医药研究中发挥了重要作用。
 
1910年后,光学玻璃品种得到扩展,为精密光学仪器开发提供了重要基础。1934年,美国康宁公司研发了高纯石英玻璃,从此开启了石英玻璃在太空探索和天文学研究(哈勃太空望远镜和国际空间站及太空飞船的窗户)、军事(潜水艇的窗户)、激光器(透镜)、光刻机(镜头)等领域的应用。1970年,康宁公司成功研发了低损耗光导纤维(光纤),为现代光通信和网络社会的构建提供了重要的材料基础。1939年,康宁公司开始研制电视机的环形阳极射线管,1950年研制黑白电视屏幕,1980年研制液晶显示玻璃。
 
中国的光学玻璃研发起步于20世纪50年代,在王大珩先生的倡导下,开始研发和建立国内的光学玻璃研发体系,这为中国的光学和激光事业发展奠定了重要基础。
 
钕玻璃
高功率激光器的心脏——钕玻璃
 
我国于20世纪开启了玻璃的机械化生产和多品种玻璃的研发生产,玻璃制备技术也不断创新,玻璃应用从日用品、建造物,发展到生物医药、半导体制造用光刻机镜头、激光器、热成像、测温、光谱仪、通信、X射线成像、辐射防护等领域,极大促进了科技进步和发展。与此同时,国内的玻璃体系也从单一硅酸盐玻璃拓展到硼硅酸盐玻璃、镧系玻璃、磷酸盐玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃等。
 
作者:胡丽丽(中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、中国硅酸盐学会特种玻璃分会理事长)
 
图片:中科院上海光学精密机械研究所提供

注:新玻网遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源。新玻网的原创文章,请转载时务必标明文章作者和“来源:新玻网”,不尊重原创的行为新玻网或将追究责任。作者投稿可能会经新玻网编辑或补充。

全部评论