当高温炉失控以后

当高温炉失控以后

20世纪50年代，在美国康宁玻璃制品公司工作的化学家斯托凯正在研制新品种的感光玻璃，这种玻璃中含有微量的银粒，经紫外线照射，可以感光显色。

有一次，他把一块感光玻璃放进自动控温的电炉里进行热处理实验。电炉装有一个继电器，当炉温升到预定的温度后，电源可自动切断，而炉温一旦降低，电源会自动接通，炉温又会上升到预定温度，这样就可以维持电炉在预定的温度下恒温。一般来说，实验人员在进行其他工作的同时，经常监视炉温是必要的，恰巧那天公司里有个会议，于是，斯托凯放入玻璃，关好炉门，把炉温调到600℃，接通电源后就去开会了。会议结束，斯托凯回到实验室，却发现大事不妙，因继电器失灵，炉温已上升到900℃，晦气！以往的实验会前功尽弃！且清理被熔化玻璃粘住的炉膛也是件极其心烦的事。斯托凯无奈地打开炉门，他惊呆了！玻璃居然没有熔化，真是令人喜出望外。

不少人遇到这种情形，很可能会暗自庆幸，而事后又会继续按旧的工艺条件制作感光玻璃，且随着时间的推移，事情也就逐渐淡忘了。科学家毕竟具备科学头脑，他们总是以审慎的目光注视着周围发生的新事物，从不放过任何蛛丝马迹的异常现象。斯托凯仔细察看这块玻璃，玻璃变得不太透明了，敲一敲，竟发出金属般的响声。经过了上述意外的高温处理，玻璃的内部结构是否发生了变化？经过多次反复的试验和观察，斯托凯终于发现：在900℃～1100℃的高温下，玻璃中析出了许多非常细微的晶体，这些微小晶体的直径只有头发丝的几十分之一。晶体的结晶核心正是加到玻璃里面的金属银粒。后来，他又试验向玻璃里面加入金、铜、氧化钛粉末等作结晶核心，也同样获得了成功，结晶的析出改变了原来玻璃的性质。就这样斯托凯为古老的玻璃王国增添了一枝新秀——“微晶玻璃”。

与非晶态或无定形的普通玻璃不一样，微晶玻璃中存在着无数细微的晶粒，内部结构的差别使得微晶玻璃有着一些普通玻璃所不具备的特性。这些与生俱来的特殊品质拓展了微晶玻璃实用化的道路。

微晶玻璃的软化温度高，在短时间内甚至可经受1200℃的高温，密度小，抗弯强度高，可以加工成型为多种尺寸精确的零件。因此，导弹头部的制导系统首选的保护材料是微晶玻璃。制导系统中包括控制系统、敏感系统、执行系统等，是负责追踪和击中目标的“指挥官”，又好像支配人行为的大脑。枪林弹雨中的战士要头带钢盔，在空中高速飞行的导弹也要有个“钢盔”保护它的“大脑”，这个“钢盔”就是用微晶玻璃加工成型的流线型的导弹防护罩。

微晶玻璃还有一个独特的优点，其热胀系数可以调节得很小，甚至为0。这就使微晶玻璃的形状和尺寸不会随温度的变化而变化，即使有变化，幅度也很小。这是因为普通玻璃在温度变化时是热胀冷缩，而经过热处理析出的微晶玻璃是冷胀热缩，两种相反的因素可以相互抵消。当调节恰到好处时，热胀系数甚至可以为0。得益于这种难得的特性，微晶玻璃可以在制造反射式望远镜的大型凹镜方面一展风采。北京天文台的天体反射式望远镜的凹镜，直径有2．2米长，是1978年我国自行研制的，所用的材料就是膨胀系数很小很小的微晶玻璃，所以一年四季都可以用其观测天体，成像都很清晰。用这台望远镜，可观察到距离我们10几亿光年那么遥远的微弱的星光。美国帕洛玛山天文台的反射式望远镜的凹镜，虽然有5米长的直径，但是由于它是用普通光学玻璃制造的（20世纪40年代时还没有微晶玻璃），因受气温变化的影响，有时会引起光路变化而使清晰度下降，这成为它不可克服的缺欠。

化学蚀刻是一门非常精密、细微的技术，它是利用光敏微晶玻璃中的晶粒与非晶粒在氢氟酸中溶解度上的差别，来完成化学蚀刻的。利用这项技术，可以制作每平方厘米多达5．4万个微孔的彩色电视显像管、集成电路的印刷线路版、自动控制的射流元件等。微晶玻璃在航空、航天、计算机、机械、医学等许多方面也都大显身手。由于微晶玻璃的优良的品格，预计在未来高科技各个领域的实际应用方面，定会有更加远大的前程。