本文转自:文汇报
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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 。
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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 。
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