燕山大学学报.docx

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文章编号：1007-791X (2012) 06-0471-11
新型玻璃薄膜材料设计、制备技术进展
刘世民■
（燕山大学 材料科学与工程学院，河北 秦皇岛D&61XM）
摘 要：随着汽车、航空、电子和太阳能行业的快速发展,对平板玻璃材料功能性的要求日益增加，增加平板 玻璃功能性主要采用在玻璃基体表血附加薄膜的方法。因此，存与玻璃相关的薄膜材料设计、制备技术方血， 在国际范围内形成了新一轮热潮。而伴随着量子力学、固体物理等学科在理论上不断完善，以及计算机技术的 飞速发展，形成了具有新功能、高性能的玻璃薄膜材料研究和开发的技术手段，即可以按照所需耍的宏观性能, 从原子、分子层次设计出满足要求的材料设计方法。木文结合典型功能薄般材料宏观性能与微观结构对应关系 的研究，介绍了相关玻璃薄膜材料设计的-般过程，并就新型玻璃功能薄膜材料的设计、制备技术现状对玻璃 功能薄膜材料的发展趋势作出预测。
关键词：玻璃；功能薄腫；材料设计；制备技术；进展
中图分类号：TQ171 文献标识码：A DOI： . 1007-791
收稿日期：ZOLZ-IO-IZ
作者简介：.刘世民（1别・），男，吉林长舂人，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为多极功能材料设计、制备与表征，浮法 玻璃共性关键技术，bmiiil： ******@ysu.
0引言
玻璃材料经历了几千年的历史发展变迁，其功 能不断更新、增强，应用范国逐步扩展，生产丁•艺 不断讲步，从天然形成到手工制造再到目前的大规 模工业化生产。目前，世界上大约90%的平板玻璃 都是使用20世纪50年代末皮尔金顿玻璃公司（Pil- kingum）的皮尔金顿发明的浮法玻璃工艺制成，部 分超薄玻璃，市美国康宁玻璃公司川溢流技术生 产。在功能上，除了最初的具有装饰效果外，玻璃 主要是作为隔离器和容器使用。而H前，玻璃已成 为人们口常生活、生产和科学技术领域的重要材 料。纵观玻璃材料的历史，玻璃作为一种传统材 料，其功能多样化是历史发展的必然趋势。近百年 来，随着平板玻璃的人规模B动化生产，尤其是浮 法玻璃T艺的发展，传统玻璃制品的功能化的趋势 已经使玻璃从单一透光性材料，转变为满足安全、 节能、环保、装饰等多项功能要求的先进材料。
1新型玻璃薄膜材料的特点与应用要求
传统的玻璃制品可以分成建筑玻璃、容器玻 璃、仪器玻璃、电器玻璃、封接玻璃、电了玻璃、 光学玻璃、工艺玻璃、搪瓷、玻璃纤维等类别，主 要体现为不同的传统M用领域特征。按照现代功能 材料的分类，可以将功能玻璃材料划分为光、电、 磁、热、机械、化学和生物等类别，每种类别下血 还会冇更细致的区分，形成不同系列的功能材料。 表1和表2分别是传统玻璃的分类及新型功能玻璃 的分类叫从屮已可看出玻璃作为功能材料的应用 和发展特征。
表1传统玻璃制品的分类
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种类
用途
建筑玻璃
各种窗玻璃、汽车玻璃、装饰用微晶玻璃
容器玻璃
玻璃瓶罐
仪器玻璃
实验室用烧杯、烧瓶、温度计玻璃、化工管道、 玻璃电极
电器玻璃
灯具
封接玻璃
低膨胀玻璃、低熔点玻璃、结晶与非晶性焊接玻璃
电了玻璃
显像管等
光学玻璃
种以上组成的各种光学镜头玻璃
工艺玻璃
晶质玻璃、着色玻璃
搪瓷
日用品及化工制药用
玻璃纤维
长纤维（纤维布）、短纤维（纤维毡）等
其他
交通标志用灯具等
实际上人们早己利用玻璃材料的各种功能 （声、光、电、热、磁、机械）来制成各种器件和 制品。随着电了学、光电子学、光机电一体化、通 信技术、能源技术、航天航空技术、生物技术、生 命科学等学科的迅速发展，对玻璃材料的性能提岀
T更高的要求。新功能和高性能玻璃材料的研究和 开发，对推动材料的发展和社会科学的进步越来越 重要。在21世纪科技高速发展的今夭，对新型玻 璃，即与传统玻璃相比具有不同性质、功能和用 途，或采用与传统玻璃不同的成分、原料和制备工 艺而得到的玻璃材料及制品的要求越来越高，尤其 是在信息技术、生命科学、新能源与再生能源、新 材料、海洋科学、环境保护方面表现得尤为突出。 各种统计数据和市场预测也表明，对于新型玻璃功 能材料的开发和推广成为玻璃行业主要发展趋势 Z—。
表2功能玻璃的分类
Thb. 2 C La^>itii;aUi>u llu tuuai^uaL
功能
实例或应用
光传输
光纤（光通信、能显传输）
澈光的激振
激光核聚变
光存储
光盘存储薄膜