张后尘

玻璃王国中有一位被公民们推举的王子，这就是大名鼎鼎的石英玻璃。它虽为一国之君，却处处身体力行，鞠躬尽瘁。那么，石英玻璃是怎样荣获这个称号的呢？

克服冷热病

从玻璃问世到今天，有五千多年的历史。但是，传到今日的早期玻璃制品却极为罕见。那么，它们都到哪儿去了呢？

追本溯源，是玻璃制品自身的弱点，也就是它的脆性，使它过早地夭折。另一个原因，是玻璃对于急冷急热的骤变不堪忍受。

玻璃的脆性可以通过退火、表面腐蚀、离子交换等方法克服。可是，对于耐急冷急热性的改善，这些办法是“爱莫能助”的。

我们知道，任何物体受热时都要膨胀，有的膨胀很多，有的则小些。对于脆性的玻璃来说，膨胀系数越大，就越经不起急冷急热的变化。可见，降低玻璃的膨胀系数，是提高耐急冷急热性的关键。

玻璃受热膨胀，同玻璃组成的关系极为密切。实践帮助人们找到了玻璃炸裂的原因。原来，玻璃中的纯碱是玻璃易于炸裂的祸根。纯碱的热膨胀系数很大，是硼酐的一百倍。增加配合料中膨胀系数小的成分，如氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化锌、氧化锆等，玻璃的膨胀系数就会大大降低。相反，如果碱金属氧化物含量增多了，膨胀系数就会增大。

玻璃王的性格

石英玻璃实际上是由水晶、脉石英、石英砂或由化学方法制得的二氧化硅熔融而成。

石英玻璃有透明和不透明的两种。石英玻璃的膨胀系数极小，可以小到普通玻璃的二十分之一。所以，玻璃王的第一个特点就是能经受急剧的温度变化。将透明石英玻璃加热到800～1000℃，能在水中经受多次急剧冷却而不炸裂。当温度高于1300℃时，能经受空气的骤冷而面无怒色。它可在1000～1100℃的高温下经久使用，短时间加热到1400℃也满不在乎。

强度大，有一身结实的筋骨，是玻璃王的第二个特点。透明石英玻璃的抗压强度极高，可达8000公斤／厘米2。咱们的玻璃王有一特殊的本领，它的强度随温度升高而增加。

玻璃王的第三个特点是，化学稳定性强。除了氢氟酸和热磷酸外，任何浓度的有机酸和无机酸，甚至在高温下也动不了石英玻璃的一根毫毛。

玻璃王还有许多优点。比如，电老虎是很放纵的，可是在石英玻璃面前，却俯首帖耳，规规矩矩，不敢调皮任性。因为石英玻璃的绝缘性能最好，甚至在高温高频下也十分安定。

玻璃王不像普通玻璃对紫外线那么贪婪，而是慷慨无私，落落大方，紫外线可以自由通过它的身躯。

石英玻璃具有这么多的可贵品格，因此受到各界的欢迎与爱戴，可以赐它一枚特级质量勋章。

现代技术中的多面手

石英玻璃才华横溢，出类拔萃，在现代科学技术中是一个难得的多面手。

玻璃王来到化工厂，那笨重的金属管道、设备、塔柱都羞得面红耳赤。你看，石英玻璃制造的耐酸耐热设备、装置、冷凝器、预热器、蛇形管、过滤器、窥视窗，已用于装配成套设备，可为国家节省大量稀缺的珍贵金属材料。

在化学实验室里，石英玻璃烧杯、烧瓶、塔柱、坩埚，担负着特殊使命，特别是在高纯实验中，玻璃王更显英雄本色。

玻璃王走进电工、电子、光学技术部门，受到热烈欢迎。石英玻璃制造的高温、高压、高频绝缘子，在电气收尘装置中大显身手，不管条件多么恶劣，它都任劳任怨，工作一丝不苟。采用石英玻璃绝缘子的收尘设备，收尘效率可达99％以上。石英玻璃制造的阴极射线管及震荡管的各种零件，以及水银整流器的阴极绝缘子，碘钨灯外壳等，在现代技术上发挥重要作用。

在炼钢炉旁，钢花四溅，高温袭人。你要知道炉里的温度吗？石英玻璃做的热电偶套管，可以直插钢水，帮助探明高温。石英玻璃还可作高频感应炉外壳、池窑大砖、熔制特种玻璃及半导体材料的坩埚。例如，硅是半导体材料之一，硅元件的生产从原料到成品，主要工序都要石英玻璃的支持。

石英玻璃在新科学新技术中发挥了独具的天才。它有非凡的声学性能，能传递超声信号，而且在传递过程中几乎毫不削弱声能，所以在雷达上可用于识别动目标的方位。

石英玻璃可以制成紫外光学石英玻璃和红外光学石英玻璃，其用途十分重要。例如，红外光学石英玻璃可制成透镜、反射镜等光学零件，用于装置红外线测向仪、红外线照相机、红外线通讯设备，在现代科学和军事上发挥作用。紫外光学石英玻璃用于制造摄谱仪、分光光度计等光学仪器零件，也是现代科学技术上不可缺少的材料。

在现代许多尖端科学领域中，玻璃王捷足先登。大型天文望远镜需要它，高空摄影需要它，原子反应堆需要它，火箭、导弹需要它，人造卫星、宇宙飞船需要它……

玻璃王是各种各样现代光源的朋友。你看那城市街道的高压水银荧光灯，那明如白昼的“小太阳”——长弧氙灯，那医院里用的紫外灯，那各种卤素灯、聚光灯，都要石英玻璃来作灯壳材料。因为各种新型灯要在高温、高压下工作，有的要透紫外线，有的要透红外线。

石英玻璃用途极广，贡献极大，叫它“玻璃王”是当之无愧的。

玻璃王之所以有这么一身绝妙的本领，不是轻而易举得来的。

严酷的考验

石英玻璃的生产与普通玻璃生产大不相同。它要经过严酷条件的考验，因为石英玻璃的熔制温度很高，达2000℃，用一般的熔炉去炼制，没等到2000℃，炉子就要瘫痪。另外，熔体的粘度相当大，澄清特别困难，而且在高温下又容易挥发，所以必须利用特殊的方法熔制，一般要用结构复杂的高温电阻炉、高频炉或利用氢氧焰进行熔炼。

最近，研究直接由石英晶体熔制石英玻璃，不用加热到熔化温度，在600大气压、1200℃条件下用冲击波进行熔制，也有用快中子使石英晶体转化为石英玻璃的研究成果。但这离实际应用还有一段距离。

由于石英玻璃熔制困难，成本很高，所以石英玻璃的应用是有限制的。

我们在上面提到，如果在玻璃中增加二氧化硅的含量，加入一些硼酐和其他一些化合物，再经过特殊处理也可制得化学稳定性好、膨胀系数低、强度高的玻璃，例如高硅氧玻璃。

高硅氧玻璃含二氧化硅达95％以上，性格与石英玻璃相似，制造工艺简单，成本较低。与石英玻璃相比，具有良好的耐酸耐碱性能，而石英玻璃的耐碱性就较差。因此可以说，高硅氧玻璃弥补了石英玻璃的不足，在某些方面是石英玻璃的理想代用品。

(摘自《玻璃王国》，1980年)