作者：宋涛
出版社：辽海出版社
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材料世家试读：
前 言
科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。
科学教育，是提高青少年素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。
科学教育，让广大青少年树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。
在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。
对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状，而且可以使之从小树立崇高的理想：学好科学知识，长大为人类文明作出自己应有的贡献。
为此，我们特别编辑了这套“青少年科谱知识丛书”，主要包括《战机大观》、《舰艇博览》、《导弹百科》、《火炮之库》、《战车王国》、《军事先锋》、《武器前沿》、《太空世纪》、《登月传真》、《空间站之窗》、《航空档案》、《宇航时代》、《时间奥秘》、《气象缩影》、《激光聚焦》、《通信展望》、《纳米研究》、《材料世家》、《核能前景》、《能源宝库》、《建筑奇观》、《仿生试验》、《农业新空》、《环保结锦》、《医疗革命》、《民航之窗》、《交通纵横》、《电脑新秀》、《网络世界》、《微生物迷码》、《生活新探》、《人类未来》。这些内容主要精选现代前沿科技的各个项目或领域，介绍其研究过程、科学原理、发展方向和应用前景等，使青少年站在当今科技的新起点寻找未来科学技术的契入点和突破口，不断追求新兴的未来科学技术。
本套青少年科普知识读物综合了中外最新科技的研究成果，具有很强的科学性、知识性、前沿性、可读性和系统性，是青少年了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科谱读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。
中国和陶瓷
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。材料除了具有重要性和普遍性以外，还具有多样性。
由于多种多样，分类方法也就没有一个统一标准。从物理化学属性来分，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。从用途来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料；传统材料与新型材料。
结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料，当然，结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。
传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为基础材料。新型材料（先进材料）是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。
陶瓷是陶器和瓷器的总称。人类自从会使用火以来，知道泥土烧过后会变硬且能保持一定形状。考古证明，中国在八九千年前就会制造陶器。最初人们把涂有粘土的篮子进行火烧，形成不易透水的容器，用来煮东西吃，以后开始用粘土制成各种形状的器具，如盛水的壶、缸、盂；煮食的鼎、釜、罐；储存东西的瓮、坛、尊；洗涤用的盆之类，统称为陶器。我国出土的新石器时代的许多陶器，证明我国是世界上会制造陶器最早的国家之一。
在烧制陶器的过程中，有时发现捏好的陶器坯料在高温下烧结时，其中容易熔化的部分会化成玻璃状的粘液把坯料中的小空穴堵死，烧成后不会再吸收水分，轻轻敲打能发出清脆的声音，这就是最早的瓷器。但在烧瓷器时，如果温度掌握不好，稍稍过一点，瓷器会变形或烧裂。所以烧瓷器在当时是一项很难的技术。中国早在商代就会烧制瓷器。尽管中国的瓷器后来传到西方，但没有一个国家会仿制。“洋人”看到瓷器后非常惊奇，甚至流传这样一种说法：“中国人把石膏、鸡蛋清和贝壳粉混在一起，然后在地下埋80～100年，就变出了瓷器。”把瓷器说得十分神奇。
由于只有中国才会制作瓷器，外国人把它称为“中国器具”，至今，西方仍把瓷器叫作“china”。“china”在英文中就是“中国”的意思。由于中国的瓷器质量优良，曾远销世界各国，70年代未，在韩国木浦湾发现了一艘几百年前的沉船，沉船中就有大量中国元朝时期的古瓷。
陶器和瓷器的主要区别：一是原料不同，二是烧结温度不同。陶器的烧制温度低，在900℃～1200℃就能烧成，有的甚至只在700℃烧制。瓷器则要在1300℃以上。陶器的原料以粘土为主，加入适量的长石和石英。瓷器的原料按坯体中的主熔剂分为：长石质瓷器（即长石、石英和高岭土），绢云母质瓷器（即绢云母、石英和高岭土），骨灰瓷（即磷酸盐、长石、石英和高岭土）和滑石质瓷（即滑石、长石和高岭土）等。陶器的断面粗糙、疏松，气孔率大；而瓷器的断面光洁致密。
普通陶瓷生性脆弱
陶瓷给人的印象总是脆弱得很：一只瓷碗，掉在地上，就会“粉身碎骨”。
近年来，科学家们在对陶瓷进行悉心研究后发现，它之所以如此脆弱，主要有两个原因：
第一，由于陶器的烧成温度比较低，通常为800℃～1000℃，因此气孔率比较高。在陶器碎片的断面上，少年朋友们不难看到许多小孔洞，且组成陶器的颗粒也比较粗大。瓷器的烧成温度虽然要比陶器高得多（通常为1200℃～1400℃），组成的结构也比陶器细密多了，少年朋友们用肉眼可能看不出有什么细微的缺陷，但是，如果你通过显微镜进行观察，在瓷器碎片的断面上，就可以看到有许许多多细微的伤痕、裂纹、气孔和夹杂物。要是你把瓷器碎片放在倍数更大的电子显微镜下，那么，你还可以发现瓷器在晶体结构方面的缺陷，例如空位、位错等。而所有这些细微的裂纹、气孔、夹杂物、晶体缺陷和表面伤痕，都可能成为陶瓷裂纹的发源地。
第二，由于陶瓷属于脆性材料，一旦出现裂纹，它不像金属那样具有塑性变形能力，所以，只好“打破沙锅纹到底”了。至于在热冲击的条件下，由于陶瓷的导热性较差，热膨胀系数大，热应力由此增加，因此，裂纹的扩展速度更会进一步加剧。在日常生活中，如果我们用沙锅炖（煮）食物，只能用文火慢慢加温，要是一开始就用猛火急烧，就会出现沙锅炸裂事故。即使是烧好后，也不能用水急冷。
新颖陶瓷
所谓新颖陶瓷，必须克服普通陶瓷脆性这一缺点。经过许多科学家的不懈努力，现在人们终于找到了克服陶瓷脆性的药方。
首先，从改善内部结构着手。研究表明，在氧化锆陶瓷的原料中，添加少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉未，经高温烧制成氧化锆陶瓷后，其中的氧化锆便生成两种晶体，它们叫立方晶体和四方晶体。当陶瓷受到外力作用时，四方晶体便变成一种单斜晶体，体积迅速“膨胀”。由于晶体的体积急速增大，进而可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。这样，陶瓷就不会破裂了。
其次，可在改善陶瓷的表面状态方面下功夫。一般说来，陶瓷的断裂大都从表面的缺陷开始，因此，改善陶瓷的表面状态，犹如为防止陶瓷的破损设下了第一道屏障。具体方法为：通过化学或机械抛光技术消除陶瓷的表面缺陷；对氮化硅、碳化硅等非氧化物，只要通过控制表面氧化技术，便可消除表面缺陷或者使裂纹尖端变钝；通过热处理也可达到表面强化和增韧的目的。
第三，将纤维均匀地分布于陶瓷原料之中，以提高陶瓷的强度和韧性。其原理与我们在石灰中加入纸筋相类似。这是因为，将纤维加入陶瓷原料之中，具有三大作用：①纤维不易拉断，在工作时可承担大部分外加负荷，从而减轻了陶瓷的负担，进而使裂纹不易产生；②纤维与陶瓷体结合在一起以后、具有很大的摩擦力，于是，陶瓷的韧性可大大提高；③即使陶瓷内出现了细微裂纹，纤维也能将它们紧紧拉住，不至于进一步扩展开来。
新颖陶瓷可以制作成陶瓷榔头、陶瓷菜刀、陶瓷剪刀等工业产品和生活用具。从外观上看，这些陶瓷制品与普通的钢铁制品并没有什么不同，只是毫无钢铁的成分。“新颖陶瓷”又称“韧性陶瓷”。
韧性陶瓷除了不怕撞击不怕摔打的优点以外，还具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。它除了可以制作榔头和刀剪以外，还可以制造开瓶器、螺丝刀、斧头、锯子等器具。
至于说到这些新产品的长处，那是显而易见的：用陶瓷菜刀切食物，不会在食物上留下令人讨厌的铁腥味，它特别适合于切生吃的食物和熟食；陶瓷剪刀的锋利程度不亚于钢制剪刀，可以用来裁剪纸张、绸布等。由于它不会带磁性，因此特别适宜于剪接录音磁带和录像磁带。
韧性陶瓷还可以用来制做手表壳，制造加工金属用的切削工具、防弹盔甲、人造骨骼和关节呢。不过，材料科学家对韧性陶瓷最感兴趣的是利用它代替金属材料制造发动机。
去污陶瓷
1988年，欧洲共同体国家为了响应联合国环境规划署的倡议，经过长达六年的协商后，一致同意各国共同努力减少大气污染，其中包括减少有害气体氧化氮的排放。特别是英国、法国、德国、意大利、西班牙、荷兰、比利时、丹麦、爱尔兰、希腊、卢森堡等十二个国家还签订了保证书，保证到1998年要使氧化氮的排放量比1980年减少33%。
英国是工业发达国家，汽车、飞机和各种火力发电厂在这个面积不大的国家排放出大量有害气体。尤其是飞机排放的氧化氮对大气的影响不可轻视。人们或许奇怪，飞机烧的是汽油，怎么会排放氧化氮呢？这引起了英国剑桥大学材料科学系的研究人员比尔·克莱格的兴趣，并参与了弄清和解决这一问题的研究。首先他和他的同事弄清楚了为什么飞机烧汽油会排放出氧化氮的奥秘。原来它和航空发动机所用的材料有关。一般的航空发动机的涡轮叶片都是用耐热合金制造的，但耐热合金在温度达到1000℃以上时，强度就会降低变软。而驱动涡轮叶片的火焰气体温度却高达2000℃。为了使涡轮叶片不变软，现在采用的方法是吹一层冷空气膜把炽热的火焰和叶片表面隔离开来，同时冷却叶片。但是在冷却空气膜和火焰接触混合后，温度会立即升高到1800～1900℃。在如此高的温度下，空气中的氮和氧就会发生化学反应，形成氧化氮这种有害气体。
克莱格和他的伙伴们想，要去掉氧化氮，首先要废除用空气冷却叶片这种原始方法。但如果不用冷却空气就必须提高叶片的耐热温度。可是现在最好的耐热合金也只能耐1100℃左右的高温。于是他们就想利用能耐1500℃以上高温的陶瓷制造涡轮叶片。但是现在大多数陶瓷都很脆，一碰就碎。怎样才能得到又硬又不脆的陶瓷呢？克莱格想起了蜗牛。他知道，别看蜗牛的肉软乎乎的，可它背上背的那个薄薄的壳却硬而不脆。蜗牛壳为何有此特性呢？克莱格用显微镜观察了蜗牛壳的结构。结果发现蜗牛壳是由许多碳酸钙层和薄薄的蛋白质层交替地组成的，就像千层饼似的结构。那些碳酸钙层虽硬而脆，但它们之间夹着的蛋白质却那么柔韧，即使有一两层碳酸钙碰裂了，但夹在其中的蛋白质层能挡住这些裂纹扩大延伸，因此整个蜗牛壳就又硬又不脆。
于是克莱格在1994年仿照蜗牛壳的结构生产了一种千层饼似的层状材料，是用150微米厚的碳化硅陶瓷片和5微米厚的石墨片交替地叠加，再加热加压而成的。这种石墨层软而耐热，即使受到碰撞，它能分散碰撞时的应力并防止已开裂的个别碳化硅层的裂纹扩大。现在克莱格已经制成了这种蜗牛壳结构式的材料，并在航空发动机的燃烧室内成功地进行了试验。果然使氧化氮的排放量大大减少。
有“知觉”的陶瓷
大家知道，传感器是检测技术、自动控制、遥感技术必不可少的敏感元件。敏感元件主要依靠一类叫敏感陶瓷材料来制造。敏感陶瓷材料品种繁多，难以数计。有电敏、光敏、声敏、磁敏、热敏、气敏、湿敏陶瓷材料等许多类型。它们是获得各种信息、感知并传递信息的关键材料，是实现自动控制的重要物质基础。敏感陶瓷材料在自动控制仪表中就相当于人的五官，起视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉器官的作用。在防止火灾、煤气中毒、工程事故中有十分重要的作用。
1990年11月4日，《北京晚报》报道了一条消息，说的是原苏联大马戏团来京演出时，住在北京国际饭店，马戏团招募的一名工作人员在客房内吸烟，随手把未熄灭的火柴梗扔进纸篓后离去，结果引着了地毯，幸亏装在室内的烟雾报警器鸣叫，才避免了一起重大的火灾。
烟雾报警器为什么能报警呢？靠的就是烟雾传感器中气敏陶瓷材料。它的特点就是只要它与一氧化碳和烟雾一类的气体一接触，其电阻就立即发生显著变化。人们利用这一特点，把气敏陶瓷材料作的传感器装在室内或厨房内，并和一个报警电路连接起来，当室内的烟雾达到千分之几的时候，电路中的电阻就会发生变化而自动接通报警器。
50年代末，在英国发生了一场特大的暴风雪，一辆在中途抛锚的汽车被困在暴风雪中等待救援时，司机为了取暖就用发动机开动暖气。不料由于发动机内的燃料燃烧不充分，排出的废气中有一氧化碳进入车内，结果司机和乘客全部中毒而死。为了防止类似的事件发生，英国运输部门研究了一种人工鼻。这种人工鼻和汽车上的一个自动报警系统相连，当汽车内一氧化碳等有毒气体的含量一旦达到危险程度时，警铃就会响声大作，告诉司机：危险！
这种人工鼻实际上和烟雾报警器很相似，也是用气敏陶瓷材料制造的。人工鼻约30厘米长，对二氧化碳一类有毒气体的嗅觉灵敏度甚至超过嗅觉非常灵敏的狗和猪。除在汽车上使用外，也可以安装在住宅、工厂和其他车辆中，以监测有毒气体对人类的危害。气敏陶瓷材料中最敏感的是二氧化锡，它一遇到一氧化碳或烟雾，其电阻率就发生变化。有些气敏陶瓷材料，如氧化锌、氧化铁对液化气中的主要成分丁烷、丙烷及天然气中的主要成分甲烷也很灵敏。在厨房中装上用氧化物陶瓷制成的煤气泄漏报警器，就可以防止因煤气泄漏引起的危险。
压电陶瓷
说到能量转换，少年朋友们大都容易理解。例如，电灯把电能转化成为光能和热能；电动机带动水泵把水抽到山坡的梯田上；大坝下的水轮机带动发电机发电，是把机械能转化为电能……然而，你可知道，有一种压电陶瓷，它能使机械能和电能互相转换，为我们做许许多多有益的事情呢。
压电现象是100多年前居里兄弟研究石英时发现的。我们在上面提到的压电陶瓷，是一种先进功能陶瓷，它具有压电效应。
那么，什么是压电效应呢？
当你在点燃煤气灶或热水器时，就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。生产厂家在这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压，进而将电能引向燃气的出口放电，于是，燃气就被电火花点燃了。压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。
压电效应的原理是，如果对压电陶瓷施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电陶瓷的用途十分广泛。据粗略统计，压电陶瓷至少有20多种用途。让我们仅举几例：
近年来，煤气公司出售的一种新式的电子打火机，就是应用压电陶瓷的压电效应制成的。有些少年朋友假如在中午要自己把饭菜热一下，你一定有这方面的“经验”：只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷即产生高电压，形成火花放电，从而点燃煤气。当压电陶瓷把机械能转换成电能放电时，陶瓷本身不会消耗，也几乎没有磨损，可以长久使用下去。所以，压电打火机使用方便，安全可靠，寿命长。据煤气公司销售人员介绍，一把压电打火机可使用30万次以上。以每年使用3000次计算，约可以使用100年。
地震这一自然现象，一直显得异常狰狞可畏。地球每年发生的地震大约有几百万次，其中人能感觉到的约为几万次，约占1%。20世纪以来，已发生10次破坏性大地震，其中有4次发生在中国。
大地震一旦发生，对人类造成的灾难是毁灭性的，因此，地震预报十分重要。由于压电陶瓷的压电效应非常灵敏，能精确地测出地壳内细微的变化，甚至可以检测到10多米外昆虫拍打翅膀引起的空气振动，所以，压电地震仪能精确地测出地震强度。由于压电陶瓷能测定声波的传播方向，因此，压电地震仪还能告诉人们地震的方位和距离。有压电地震仪来预报地震，人们可以放心多了。
在军事上，人们在制造穿甲弹的时候，常常把压电陶瓷安装在弹头部位。只要穿甲弹一击中坦克，炸药就会被压电陶瓷产生的高压电点燃而爆炸，把坦克炸得粉碎。
此外，通过正压电效应，把机械振动转换为交流电信号，可用来制造压电拾音器、扬声器、蜂鸣器、超声波接收探头等，其中电子音乐贺卡就是这种器件的实例。反之，通过逆压电效应，将交流电信号转换为机械振动，可用于制造超声波发射仪、压电扬声器、录像机和录音机的传动装置以及超声波清洗剂。另外，许多高转换效率、高灵敏度的声波发射和接收的压电器件正服役于超声波的水下探测仪，材料的超声波无损探伤仪，探测海洋中鱼群的规模、种类、密集程度、方位和距离，潜水艇位置的水下声纳，超声波断层摄影装置，大功率超声波碎石仪等各种仪器。
压电陶瓷具有加工成型方便、成本低、压电特性便于控制等特点，应用范围正在不断扩大，前景不可估量。
透光陶瓷
喜欢蟋蟀的少年朋友都知道，蟋蟀习惯于生活在阴暗和潮湿的环境之中，所以，一旦捉到蟋蟀，就应将它们饲养在瓦盆内。之所以这么做，其中有一个原因就是瓦盆不透光。陶瓷的生产工艺比瓦盆要复杂得多，因此，它的透光性也就比瓦盆要差好多好多。
近三四十年来，陶瓷专家经过长期的研究，已开发出一批能透光的先进陶瓷。
20世纪50年代的某一天，有位陶瓷专家和他的助手们正在实验室里为研制透明陶瓷而勤奋地工作着。当一位助手从炉内取出一片烧制好的陶瓷样品时，稍一疏忽，那一小片样品正好落在实验桌上一本翻开的书上。这时，令人惊喜的事情发生了：透过陶瓷样品，书上的文字清晰可见。这本来就是他们实验的最后目的。经过无数次失败，现在终于研制成功了。年轻的助手们怎能不欢呼雀跃！他们一边把帽子抛向天空，一边呼喊着：“成功了！成功了！”
这时，以治学严谨而著称的陶瓷专家抑制住内心的激动，让助手们通过显微镜验证一下。经过仔细检查，这片陶瓷样品完全合乎规格。在1957年的一次国际会议上，陶瓷专家郑重地向同行们宣布：世界上第一片透光陶瓷诞生了。
那么，从陶瓷罐中漆黑一片到能使陶瓷透光，需要攻克哪些技术难关呢？
陶瓷专家经过悉心研究后发现，陶瓷之所以不透光的主要原因是由于在陶瓷中有许许多多细微的气孔。科学家们曾经做过这样的实验，当一束光线照射到陶瓷表面时，由于陶瓷中的微小气孔对光线具有极强的散射能力，致使大部分光线分散到四面八方，最后被陶瓷所吸收。这就意味着，微小气孔是光线通过陶瓷的“拦路虎”。只有赶走这只“拦路虎”，才能使光线在陶瓷中畅通无阻。
为了赶走微气孔这只“拦路虎”，陶瓷专家和助手们主要采取了以下技术措施：
第一，选用上好的原料。烧制陶瓷所用的原材料，它们的纯度和细度都相当高，而且颗粒十分均匀。经检测表明，原料的纯度为99.99%，平均颗粒的尺寸为0.3微米，太大太小的颗粒一概去除。
第二，控制陶瓷结晶的形成速率。在透光陶瓷研制过程中，科学家们减缓了陶瓷结晶过程中晶粒的形成速度。由于晶粒的缓慢挤压，进而将微气孔彻底赶跑。
第三，形成真空条件。为了在陶瓷体中不存在气孔，要减少加热炉中的气体，能抽成真空当然更好。这是因为，在加热炉中几乎没有气体，所以，这就等于隔绝了陶瓷中形成微气孔的源头。
透光陶瓷用于军事工业，主要是在导弹方面大显身手。
少年朋友，特别是男性少年朋友大都喜欢阅读有关现代武器装备的书籍和文章。大家都知道响尾蛇导弹具有跟踪目标的本领吧！
的确，响尾蛇导弹的这种本领是向响尾蛇学来的。动物学家告诉我们：在响尾蛇眼与鼻孔之间有一个凹陷的“颊窝”，在这一“颊窝”内有一层薄膜，在薄膜上布满着神经末梢和一种叫绒粒体的细胞器，这一细胞器能随着温度的变化而膨胀和收缩，周围温度只要有千分之一度的微妙变化，它就能感觉出来。在漆黑的夜间，响尾蛇之所以能出其不意地发起攻击，像闪电般地吞食田鼠，靠的就是这一个灵敏的细胞器。
军事科学家从响尾蛇捕食那儿得到启示，只要在导弹头部安装一个灵敏的感受器，不就可以自动引向目标了吗？于是，军事科学家为导弹头部设计并研制了一个红外线探测器，这一探测器的任务就是发现、捕获从敌机那儿辐射出来的哪怕是极其微弱的红外线，对于敌机发动机喷射出来的高温燃气，那当然更不在话下。不过，为了抵挡导弹飞行过程中的高速气流以及雨雪的冲刷，在导弹头部的探测器上，需要有一个防护罩，这个防护罩要有足够的强度和硬度。那是因为，高速飞行过程的导弹，它头部的表面温度可超过几千摄氏度。这就是说，对防护罩材料的要求之一，必须能够耐超高温。
研究、比较表明，能承担这一任务的非透光陶瓷莫属。只有它，最适合于制造响尾蛇导弹头部探测器的防护罩。
本世纪30年代初，人们就已经获悉：利用钠蒸气放电可以获得一种高效率的光源。但是，由于当时各方面条件的限制，一种新颖的灯具无法进入实用阶段。这是因为，钠蒸气放电会产生超过1000℃的高温，在本书第一章中，我们已经谈到，钠是一种非常活泼的金属，它有很强的腐蚀性，而用玻璃制成的灯管又过不了高温关，由于一时找不到一种两全齐美（既耐高温又不怕腐蚀）的合适的灯管材料，因此，研制高压钠灯的计划只好搁浅。
1957年，世界上第一块透光（又称透明）陶瓷的问世，使研制高压钠灯的计划才得以实施。研究表明，透光陶瓷的熔点高达2050℃，而且在1600℃的环境下能不受钠蒸气的腐蚀，它又可以通过95%的光线。具备了这些条件，真可谓是“万事齐全，只欠东风。”经过有关科学家的努力，高压钠灯终于在1960年呱呱坠地，后经过不断改进，得到了实际应用。
我们说高压钠灯是一种发光效率很高的电光源，让我们与其他一些灯具进行比较。经测试表明，普通白炽灯的发光效率只有10流明／瓦，高压汞灯的发光效率为50～60流明／瓦，而高压钠灯的发光效率高达110～120流明／瓦。这就是说，在同样功率的情况下，一盏高压钠灯能抵两盏高压汞灯用，而且光色柔和、银白。在高压钠灯下看物体清晰，不刺眼。对于河道纵横交错的地区以及沿海城市来说，这种新颖灯具更具有特殊的吸引力——高压钠灯的光线能透过浓雾而不被散射，因此，作为汽车的前灯特别合适。
还值得一提的是，高压钠灯的平均寿命长达1～2万小时，比高压汞灯的寿命长两倍，比普通白炽灯高10倍以上，是目前使用寿命最长的灯。
除了可研制高压钠灯以外，透光陶瓷还适用于研制其他新颖灯具，例如钾灯、铷灯、铯灯以及金属卤化物灯等。
夏日，骄阳似火，要是戴上一副墨镜，就舒服多了。是的，强烈的阳光，会使你睁不开眼。假如你正好从焊接工人身旁走过，而他正在那儿焊接刚刚安装起来的人行天桥的扶手，这时，当你的眼晴受到电弧强光的刺激后，会一时看不清周围的东西。如果戴着墨镜，电弧的强光对你的眼睛就不会造成什么干扰了。电焊工人在操作时，都要戴上面罩，这种面罩的作用与墨镜大体相似。现在已经很清楚，墨镜有养目和避免强光线刺眼的作用。
说到强烈光对眼睛的刺激，当原子弹爆炸时，情况就更严重了——强烈的光辐射会使人看不清东西，甚至变得寸步难行。但是，核试验工作人员重任在肩，他们必须注视着原子弹爆炸的全过程。而在爆炸着的准备阶段，他们又有许多事情要做。那时，又不能戴着墨镜操作。从按下按钮——原子弹爆炸——到出现光辐射，总共不过3秒钟时间。这就是说，等原子弹引爆之后再戴墨镜，显然是来不及了。
我们罗嗦了这么多，归纳起来，就是一句话：在军事国防上，在工业战线上，在日常生活中，人们迫切需要有一种能自动调光的护目镜。这种护目镜在遇到强光时能自动迅速变暗，当危险光消失后，又能恢复到原来的明亮状态。现在，有了透光陶瓷，人们便可梦想成真了：有一种透光陶瓷能透光、耐高温、耐腐蚀、强度高。讲得形象一点，在陶瓷护目镜的镜片中，有一套自动化关闭、开启系统。有了这种新颖护目镜，电焊工人在操作时，就不必一手拿着面罩，一手拿着焊枪——进行电焊时，把面罩戴上；电焊一结束，再拿下面罩。有了这种护目镜，核试验工作人员就可以戴着它进行核爆炸前的各项准备工作了。
墨镜家族中的这位新成员，为需要在强光下工作的人们带来了福音。
陶瓷轴承
轴承可分为三种：滚动轴承、滑动轴承和电磁轴承。
滚动轴承是一种高度标准化的机械零件，有着多种尺寸规格和精度等级的系列型号，可以在相当大的范围内满足各种机械对轴承的要求。由于滚动轴承的维护十分简便，因此得到了非常广泛的应用。
滚动轴承结构的最大特征是，在有相对运动的两个套圈之间放置有滚动体，因此，滚动轴承较之滑动轴承具有摩擦系数小、消耗功率少、效率高的优点。
讲得通俗一点，滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架四部分组成，过去通常用合金钢制造。20世纪90年代中期，陶瓷滚动轴承已经问世。经试用表明，陶瓷滚动轴承具有以下优点：
第一，由于陶瓷几乎不怕腐蚀，所以，陶瓷滚动轴承适宜于在布满腐蚀性介质的恶劣条件下作业。
第二，由于陶瓷滚动小球的密度比钢低，重量更要轻得多，因此转动时对外圈的离心作用可降低40%，进而使用寿命大大延长。
第三，陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小，因而在轴承的间隙一定时，可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。
第四，由于陶瓷的弹性模量比钢高，受力时不易变形，因此有利于提高工作速度，并达到较高的精度。
国外已开发成功了在高温条件下采用固体润滑剂的陶瓷滚动轴承，也有利用液体或油脂润滑的特种钢与陶瓷组合而成的滚动轴承或全陶瓷滚动轴承。
至于谈到陶瓷滚动轴承的制造材料，主要采用氮化硅陶瓷。据有关资料报道，现代陶瓷中崛起的两颗新星——氮化硅和碳化硅都具有惊人的耐高温性能。氮化硅陶瓷在1400摄氏度，碳化硅陶瓷在1700摄氏度时，强度仍高达每平方厘米7000千克，而大多数金属这时早已软化或熔化成液体了。
陶瓷的特异功能
到了现代社会，陶瓷已经得到更大的发展，并在工业和科学技术中有着极为广泛的用途。这些陶瓷称为先进陶瓷或精细陶瓷。它们代表陶瓷发展的第二个阶段。也就是说，先进陶瓷的主要成分和传统陶瓷的主要成分是硅酸盐化合物不同，是指用氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物和其他无机非金属材料制作的陶瓷。先进陶瓷有许多“特异功能”，比如有的具有良好的绝缘性，有的则具有半导体性能，有些还能导电，有些甚至在一定温度下具有超导性，即完全没有电阻。有些陶瓷有一种奇特的性能，在它上面加上压力，它就能产生电压，称为压电陶瓷。
还有一些陶瓷对电、磁、光线、声音、温度冷热、潮湿等外界条件的变化很敏感，称为敏感陶瓷，可用来制造各种传感器元件。先进陶瓷还具有一般陶瓷通常具有的耐热、耐磨、高硬度、抗氧化等性能。先进陶瓷的成分也和用天然无机化合物（如硅酸盐化合物，陶土、瓷土等）烧结出的传统陶瓷有很大不同。而是以精制的高纯度人工合成的无机化合物（如各种氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物或其他无机非金属）为原料，采用精密控制的工艺方法烧结出来的。
不会破损的陶瓷锤子
陶瓷在人类发展史上作出了巨大的贡献。不过，它给人的印象总是很脆的。比如，一只瓷碗掉在地上，就会“粉身碎骨”。那么，用陶瓷去做锤子，不怕它“以卵击石”吗？
原来，科学家们在对陶瓷进行研究后发现，陶瓷里面往往存在着一些细微裂纹，当它受到诸如撞击、敲打等外力作用时，这些细微裂纹便会不断扩展，汇集起来，变成粗大的裂纹，以致最后“粉身碎骨”。如果不让陶瓷中的细微裂纹扩展开来，就可以制成一种打不碎的陶瓷了。有人把这种新产品称为韧性陶瓷，也有人称它为陶瓷钢。
陶瓷锤子不会破损的奥秘在于：在氧化锆陶瓷的原料中，人们又添加了少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉末。经高温烧制成氧化锆陶瓷后，其中的氧化锆变成了两种晶体，它们分别叫立方晶体和四方晶体。当它在外力作用下，四方晶体就会变成一种单斜晶体，体积迅速增大。由于晶体体积的增大，从而阻止了陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。这样，陶瓷锤子就不会破裂了。
陶瓷钢除了具有不脆的优点外，还具有强度大、硬度高和不怕腐蚀等性能。因此，它除了可以制成陶瓷锤子以外，还可以制成菜刀、剪刀、螺丝刀、锯子、斧头等用具。
体积小效率高的陶瓷发动机
用陶瓷制造发动机是当代材料科学中的一个热门话题。不久前，美国将陶瓷发动机安装到坦克上，做了如下试验：在演习场200米的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆是装有500马力的钢质柴油发动机，另一辆是装有同等马力的陶瓷发动机。有趣的是，钢质发动机坦克在充分预热运转后，经过26秒钟到达终点，而陶瓷发动机坦克只用了19秒钟。显而易见，陶瓷发动机坦克不仅比钢质发动机坦克快了7秒钟，而且无须预热运转。
到目前为止，世界上已有中国、美国和日本将陶瓷发动机装到大客车上，进行了长距离实车试验。由于陶瓷能耐很高的温度，用它制造的发动机可以不要冷却供水系统，因而使发动机的体积大大缩小，重量大大减轻。陶瓷发动机最突出的优点是，发动机的热效率可达到50%左右，用同样多的燃料，可使汽车多跑30%的路程。所以，陶瓷发动机被称为节能型发动机。
采用工程陶瓷的燃气轮机
首先，让我们来了解一下，什么是工程陶瓷？
随着现代科学技术的飞速发展，出现了特种陶瓷，并广泛应用于生活和生产中，如手表外壳、人工骨、高速切削刀具、汽车部件等。特种陶瓷按用途分，利用它电气特性的称为电陶瓷，而利用机械特性的就称为工程陶瓷。
燃气轮机为什么要采用工程陶瓷？
燃气轮机是一种先进的动力机械，它的核心部件是由静叶片和转子组成的涡轮。运行时，从燃烧室出来的高温高压燃气通过静叶片高速喷到转子叶片上，使转子高速旋转而产生动力。燃气温度越高，产生的动力越大，效率就越高，燃料也越省。可是，目前利用超高温合金制成的涡轮，即使加上复杂昂贵的冷却技术，最高使用温度极限也不得超过1150℃，从而限制了燃气轮机效率的提高。而现代工程陶瓷中崛起的两颗新星——氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷却具有惊人的耐高温性能。氮化硅陶瓷在1400℃，碳化硅陶瓷在1700℃时，强度都高达70兆帕。用它们制作涡轮叶片，可把燃气温度提高到1370℃以上，使燃气轮机的效率大幅度提高。因此，工程陶瓷成了制造燃气轮机的最佳选择。
永不褪色的陶瓷照片
1991年，日本富士胶卷公司与一家窑业公司合作，开发成功了世界上第一张陶瓷照片。
这种陶瓷照片是使用硬度仅次于金刚石的陶瓷作为基色，用无机质的釉药在它表面形成照片图像，然后在高温下上彩。
由于陶瓷照片使用无机质的色素在高温下烧成，所以，无论在太阳光曝和烈焰的高热下，或者置于海水之中，都不会褪色，而且不易受损。研究人员在使用日光照射试验机的测试中发现，即使经历1200小时也未发生任何变化，就是在一些有机溶剂中也不会变化。
据有关专家称，陶瓷照片的用途很广，纪念照片、纪念碑、道路标志等等方面它均可发挥独特的效用，还可用于房屋尤其是易沾水房间墙壁装饰的特色陶瓷砖等方面。
陶瓷木材
将无机物填充到木材中所形成的复合材料。
为改善木材的物理－机械性能，可将木材浸没于水玻璃溶液或四乙基硅氧烷（TEOS）中，一定时间后取出，经70℃干燥处理，即可获得。如将它再浸入饱和硫酸盐铝或有机铝溶液中，一定时间后取出，最后经70℃干燥处理，可得性能更佳的陶瓷木材制品。
陶瓷木材具有木材的颜色、光泽、木纹，能用加工木材的方法进行加工。增重30%～60%，耐火性大大提高。吸水率从未处理木材的140%左右，下降至50%～90%。尺寸稳定性和吸湿膨胀性也有改善。硬度可提高120%左右，强度可提高20%以上。陶瓷木材为改善劣质木材的性能提供了有效途径。如将这种陶瓷木材再经高温（约900℃）热处理，木质部分将碳化挥发，而无机盐将形成具有木质结构和开口气孔的多孔陶瓷，利用其比表面大，可用作过滤器材料或新型催化剂载体。
各种各样的玻璃
从公元10世纪阿拉伯人向腓尼基人学会制玻璃技术到现在，已经过去了近千年，可是玻璃还是由石英砂、纯碱、长石和石灰石等作为主要原料，加入少量硝酸钠（硝石），经过混合、熔融、澄清、匀化后，加工而成。但是，现代玻璃已不同于易碎、易传热的普通透明玻璃。
化学家发现，如果掺人着色剂，玻璃就会呈现出颜色。如果采用不同的着色剂，就有不同色彩的玻璃。现在，红、绿、紫、蓝各色玻璃都已问世，并且研制出各种性能的玻璃。
有一种隔热玻璃，用来做窗户，隔热效果与一堵40多厘米厚的砖墙相仿，还有一种防弹玻璃，不怕震荡，甚至能防枪弹。使用防火玻璃，可以在遇到火星的瞬间冒起泡沫，变成一块防火板。如果用变色玻璃做窗户，光线强时玻璃变暗，防止刺眼，光线暗时玻璃透明，室内照样明亮。
还有许多特殊玻璃，各有特别的本领。泡沫玻璃有绝热、隔热的本领；生物玻璃可以代替骨胳，移植在人体里如同真骨头一样融洽；用硼硅玻璃瓶酿制葡萄酒，酒味清香醇美；一根头发那么细的玻璃纤维，能传送一万五千多路电话。
化学家还在不断开发玻璃新产品，满足人们的各种需要。
威尼斯玻璃城
自7世纪开始，意大利地中海沿岸的城市开始兴盛，并成为欧洲的文化中心，同时玻璃工业也在意大利兴盛起来，特别是威尼斯最为发达。后来，威尼斯的玻璃闻名于世，到公元1291年，所有威尼斯的玻璃工厂全迁到附近的穆拉洛岛上。据说是因为玻璃工人大量使用火，有发生火灾的危险，而真实的原因是为了防止外国窃取玻璃制法的秘密。意大利当局给迁到岛上的几千名工人以高工薪，但严禁与岛外的其他人会面或迁到其他地方，并规定对从岛上携带出一小块玻璃的人处以死刑。
1317年，在穆拉洛岛上开始制造玻璃镜子。由于这种镜子特别好，其他国家也想获得生产这种镜子的秘密，法国政府命令其驻意大利大使窃取生产镜子的技术秘密。这位大使就在一个夜晚从穆拉洛岛拐走了一名玻璃工人，送到法国。还有一个故事讲，有一个叫乔吉奥·贝莱赖诺的工人从岛上逃到了德国，在那儿他自己开了一个工厂。但好景不长，不久这个工厂就被一把火烧个精光，他本人也被人刺伤，差点丧命。
法国人从威尼斯盗来的玻璃制造技术，后来又传入欧洲其他国家。到1688年，法国人奈伏在一次偶然的机会发现，熔化的玻璃流到金属台上时，能成为玻璃板，他由此得到启发，发明了制造大块玻璃板的技术，今天的水磨玻璃就是利用这种技术制成的。1902年，美国的拉巴斯发明了把熔化的玻璃放进大圆筒里，使用机械边喷出边冷却的方法，大批量生产出平板玻璃。从此，生产平板玻璃更容易了。
1903年，美国人欧文斯发明了用玻璃制造啤酒瓶的自动制瓶机，每小时可生产2500个啤酒瓶。同时，在美国又开始研究不使用圆筒，把熔化的玻璃直接从槽炉中拉制生产平板玻璃的方法，经过十年的努力，又完成了用拉延方法生产平板玻璃的制造机。美国的汽车大王福特立即决定，利用自动流水线生产汽车车窗玻璃。
从此，玻璃工业在20世纪飞快地发展起来，另外，对各种光学玻璃、耐热玻璃、玻璃纤维等特殊性能的玻璃也进行了研究，今天，玻璃的用途仍以惊人的速度在发展。
玻璃与小偷
“玻璃”是“易碎”和“脆弱”的代名词，也是“玻璃”的本性。俗话说：“江山易移，本性难改。”那么，玻璃的本性能改变吗？
近一个多世纪以来，材料科学家们经过多次试验，其中包括添加各种各样的其他成分，终于研制成功了形形色色的玻璃新产品，满足了各类人们的需要。“万事事出有因。”材料科学家和厂商是怎么会想到要改变一下玻璃的本性呢？
现在，各种产品都时兴做广告。可以毫不夸大地说，当今的产品广告如果用“铺天盖地”来形容，那是最恰当不过了。
我国古代有一位卖“矛”和“盾”的商人，大肆鼓吹自己的“矛”和“盾”如何如何，也可以算是极具讽刺意味的广告吧！
在欧洲有一位玻璃厂厂长，为了宣传自己的玻璃制品，在为自己建造别墅时，嘱咐部下尽可能多地使用“全玻璃门”和“全玻璃窗”。这样做，别墅的光线的确不错，同时也给窃贼以可乘之机。
有一天，一个小偷利用金刚石划破玻璃厂厂长的玻璃门，大摇大摆地进入各个房间，把一些贵重的东西都带走了。
原来，那位厂长光想到增加采光面积，却忘记了采取相应的保密措施，致使小偷多次“勘察”他家，到他家可谓熟门熟路。
偷窃事件发生以后，玻璃厂厂长除了对自己招摇过市的装修感到内疚以外，同时想到必须使玻璃结实些。
为了使玻璃经得起冲击和敲打，玻璃厂厂长给总工程师和技术科的有关人员布置了任务，限定他们在最短时间内研制出一种“结实玻璃”。
玻璃制造专家领受任务以后，提出了种种方案，最后还是从钢筋混凝土那儿得到了启发，他们决定研制一种“夹丝玻璃”。
顾名思义，所谓夹丝玻璃，就是在其内部夹有金属丝网的玻璃。由于夹在玻璃中的不锈钢丝很细很细，所以它不会影响玻璃的采光效果。试验表明，夹丝玻璃的牢度相当好。由于夹丝玻璃中的金属网对玻璃起了加强作用，因此，有效地克服了玻璃的脆性。
多功能夹层玻璃
在夹丝玻璃的启示下，90年代中期，科学家们又推出了一种当今新型的建筑材料——夹层玻璃。夹层玻璃与一般的建材玻璃相比，除了不褪色、光亮照人、抗风化性强、经久耐用、价格便宜等许多优点外，还具有独特的多功能特性，同时由于它非常坚固、适用性强，能解决许多建筑设计中的难题，因此越来越广泛地应用在现代建筑设计中，成为当今建材中的一颗明星。
所谓夹层玻璃，就是在两块或两块以上的玻璃之间，夹入塑料中间膜，再经加热和加压使玻璃与塑料膜粘结在一起而制成的新颖玻璃制品。
下面向少年朋友简单介绍一下夹层玻璃的几种优异功能及应用状况：
玻璃的最大弱点是具有脆性。当受到意外的撞击或较大的震动时，玻璃就会碎裂，同时，散发开来的碎片容易伤害人体。这对建筑设计来说是一个很大的难题。
采用夹层玻璃就不必担心这个问题了。因为夹层玻璃可以减少碎片的散发以及对人体的伤害，即使在破裂的情况下，夹层玻璃仍能起着良好的保护作用。
玻璃由于透光性好，因此作为天棚的材料，是现代建筑设计中的一个热门课题。但关键是必须保证在任何情况下造成玻璃碎裂时，它的碎片不伤害人。能满足这种要求的，目前只有钢化退火玻璃和夹层玻璃两种。钢化玻璃在破碎时虽能保持形状完整，不易伤人，但是安装费用十分昂贵，此外，还需要附设不雅观的隔离罩，影响美观性。采用夹层玻璃就无须隔离罩，同时，安装费用也比较便宜，在安全性方面却比钢化玻璃高。
我们在前面提到的那位玻璃厂厂长，如果他的别墅安装夹层玻璃，那就可以没有什么后顾之忧了。这是因为，夹层玻璃可以承受钅郎头、撬棒、砖头、切割工具的破坏，甚至还能抵挡炸药的巨大震动和防御子弹的穿透。因此，夹层玻璃具有优越的保安功能，可以有效地防止盗窃犯的抢劫、暴力闯入、暴力袭击、甚至枪击、杀害等，这是一般玻璃不可能具有和望尘莫及的。因此它不仅是一般居民住宅的建筑物所需要的建材，而且更是金融机构、商厦、重要的工业设施、博物馆、政府办公大楼、别墅以及外交使（领）馆等必不可少的建筑材料。
大家知道，对于建筑物来说，阻隔外界噪声的薄弱环节是窗户。正如窗户可让光线进入屋内一样，当然它也能让声音传入。为了使建筑物有一个理想的令人满意的优雅声学环境，因此，建筑设计师将窗户玻璃材料控制噪声和减声性能作为完整的空间设计的一部分同时加以考虑。
研究表明，夹层玻璃中的中间塑料膜具有减震的功能，因此，采用夹层玻璃，不仅能有效地阻止各种声音的传入，而且能对危害人体的噪声起到减声的作用，从而造就一个对人体健康有利的理想的声学环境。
太阳光照射到物体上，被物体吸收后就会转变成热能，使物体的温度升高。因此，许多建筑物在设计时，都要考虑控制建筑物的吸热问题。紫外线是所有可见光线中对建筑物内的家具、器具、物品及地毯等损害最严重的光线。有人做过试验，它的损害力是其他光线的50倍，它会使家具、器具和物品等严重变色或褪色。如果采用夹层玻璃，就可明显减弱阳光的照射，不仅可防止耀眼眩光，而且还可将有害的紫外光拒之窗外。
对于养植花草的住户来说，夹层玻璃可阻断紫外光的透射，但对室内的花卉等植物的生长均无副作用。相反，夹层玻璃还有利于保护植物的叶、茎、花、果，促进植物生长茂盛。因此，目前绝大多数的暖房和植物园都采用夹层玻璃来建造。
由于夹层玻璃具有以上众多的功能和优点，因此，它越来越受到当代建筑设计师们的注视和青睐。材料科学家深信，夹层玻璃的发展前景极为光明，开拓应用的道路也必将越来越广阔。
保密的压花玻璃
为了保密，凡是有玻璃的门窗，人们通常装上厚厚的窗帘。但是这么一来，室内的光线就会十分昏暗。
怎样才能做到采光和保密两不误呢？这时，玻璃制造专家想到了“压花玻璃”。
所谓压花玻璃，就是在玻璃上面有微微凹凸的花纹。玻璃表面虽然有立体感很强的花纹，但透明度较好：当光线透过压花玻璃时，会产生扩散现象，使里面的物体形象变形。人们站在离压花玻璃的不同距离上向房间内进行观察，所能看到的物体形象也各不相同。随着与压花玻璃之间距离的拉长，从外面向房间里看，看到的物体形象就越来越模糊。此外，由于压花玻璃花纹的不同，也会使透过的物体形象不尽相同。正因为压花玻璃有这一特性，所以，用它来做窗玻璃，既不会影响室内的采光效果，又使室外的人无法看清室内的情况。
介绍到这里，有些读者可能对压花玻璃的制作过程感兴趣，下面就稍许花点笔墨：
压花玻璃的制作颇像纺织品的印花。当玻璃熔体呈软化状态时，让它通过一对压花滚筒，于是，滚筒上的花纹就“印”到了玻璃熔体上。“印”有花纹的玻璃熔体再经后道工序处理，就成了人们所需要的压花玻璃。
幕墙玻璃
玻璃工业发展到今天，前面提到的那位玻璃厂厂长已是小巫见大巫了。自80年代开始，世界上许多城市都使用幕墙玻璃来装饰高楼大厦。在我国，近十几年来，使用幕墙玻璃的建筑犹如雨后春笋般地出现，使我国的城市美景显得更加绚丽多彩。仅就上海浦东陆家嘴金融贸易区而言，其幕墙玻璃建筑的数量和规模已不亚于美国纽约。
幕墙玻璃又称镜面玻璃幕墙。顾名思义，大楼的墙面不是传统的砖块或钢筋混凝土，而是平整如镜的玻璃。玻璃幕墙像玻璃镜幕一样，晶莹锃亮，它可以像巨大的镜子那样映出周围的景色。采用玻璃幕墙的高楼大厦，尽管体形十分庞大，但是，因为它四周都能映照出蓝天白云和夜色美景，仿佛整幢大楼都融合在天体之中消失了。人们观赏它，自有一番心旷神怡的感受。
那么，玻璃幕墙最早是谁想出来的呢？
说到玻璃幕墙的发明家，他便是美国建筑师密斯· 冯·德乐。最早的玻璃幕墙，就是在20世纪20年代由他构想出来的。
1945年，密斯·冯·德乐为一位医生设计了一幢住宅，大胆采用玻璃作为外墙。这幢住宅建成以后，晶莹夺目，艳丽非凡，犹如一座“水晶宫”。遗憾的是，当时的玻璃透明有余，隔热不足，以致使女主人抱怨万分：大热天被骄阳晒得要死，寒冬又使她冻得要命。在晴朗的日子里，强烈的阳光使人眩目难忍，不久，眼睛都出毛病了。当时有人这么评价：用玻璃幕墙建房“中看不中住”。建筑师密斯因此差点被人咒骂得无地自容。至于他的生意，当然都一笔笔“吹”了。
后来，倔强的密斯不甘心失败，经过刻苦钻研，终于在1952年采用染色玻璃替代原先的无色玻璃，再次设计和建造了一幢38层的玻璃幕墙高层大楼——美国纽约的西格拉姆大厦。这一次，他成功了，声誉鹊起。
从此，玻璃幕墙受到了人们的普遍欢迎，开创了建筑设计上的一个新纪元。
幕墙玻璃自诞生至今，已有70余年历史，它走过了一段崎岖曲折的道路。据有关资料称，幕墙玻璃是20世纪80年代国际上发展较快的新型建筑材料。1985年，欧洲共同体国家生产的幕墙玻璃材料为建筑玻璃的三分之二以上。在80年代，美国幕墙玻璃的产品已超过5000万平方米。在我国，由于近几年来建筑事业的迅猛发展，出现了“幕墙玻璃热”。据估计，全国生产能力已超过1500万平方米，各类幕墙材料不断涌现。
就它的工作原理而言，幕墙玻璃属于透明热反射材料，它允许在可见光波长范围内的光线优先透过，而对紫外和红外波段光线具有极强的反射作用，从而达到透光不透热的效果。在建筑窗户、车辆侧窗与顶篷、太阳能转换装置、节能灯、电烤箱以及航天器等方面，均有广泛的应用前景。不过，就它的使用数量而言，当首推建筑业。
在现代化高层建筑的外部，人们在装敷玻璃幕墙时，还采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干燥空气的中空玻璃。中空玻璃有双层和三层两种。前者由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间；后者由三层玻璃封成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮等优点。经测量表明，当外界温度为零下10摄氏度时，单层玻璃窗前的温度为零下2摄氏度，而使用三层中空玻璃的室内温度为13摄氏度。在夏天，双层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热。尽管阳光依然可以透过玻璃幕墙，但晒在身上并不感到炎热。所以，使用中空玻璃幕墙的室内冬暖夏凉，生活环境相当舒适。
在我国，建筑装潢业推动了幕墙玻璃的发展，幕墙玻璃作为一种新型的建筑装饰材料方兴未艾。人们首先注意的是它们的艺术装饰效果，也为改革开放中的我国各大城市增添了光彩。
与众不同的微晶玻璃
说起微晶玻璃的发明，还有一则小故事。
有一天，有家闻名遐尔的美国玻璃制造公司打算研制一种感光玻璃。所谓感光玻璃，就是一种能感光显色的玻璃新品种。这种新型玻璃经紫外线照射感光后，再经过热处理，便能显示出美丽的影像，不但色彩鲜艳，而且永不褪色。
按照工艺规格的要求，感光玻璃热处理时的加热温度为玻璃软化温度以下50℃～100℃，保温时间为1～2小时。有一位研究玻璃的专家，把一块玻璃放入自动控制温度的电炉中加温，他把炉温调到600℃。一切准备就绪，他关上炉门，接通电源，电炉即开始升温。
就在这时，突然传来一阵急促的电话铃声。原来，上司通知他立即去参加一个重要会议。按照实验室的规定，实验一旦开始，有关研究人员不得中途离开。但是，那位玻璃专家想，反正电炉有自动温控仪控制，于是，他未向上司报告实验室里的工作情况便离开了岗位。
当玻璃专家返回实验室时，由于自动温控仪失灵，炉内温度升到了900℃，他不由得大吃一惊。他赶紧打开炉门，所幸的是，玻璃没有熔融，而是直挺挺地躺在炉内。玻璃专家把它放在显微镜下进行观察，观察结果表明，在这块玻璃中，析出了大量的微小晶体，这就是世界上第一块微晶玻璃的诞生经过。真是“忙中出错，歪打正着”。
有些小朋友可能会问，玻璃中那些微小的晶体是怎样形成的呢？
少年朋友也许都知道，空气中的水汽要以尘埃作为凝聚的核心，才能形成水滴。同样，制造微晶玻璃也要有适当的核心。这就是说，除了玻璃的自身成分可以作为结晶核心外，人们在熔炼、制作微晶玻璃时，还要加入一些特殊原料。试验表明，金、银、铜等金属元素和氧化钛、氧化锆等氧化物也可作为结晶核心。此外，为了使玻璃析出晶体，还应具备温度和能量等方面的条件。
制作微晶玻璃的工艺的确很有趣：玻璃冷却成型后，如果用紫外线照射一下，就会在它的体内“长出”无数肉眼分辨不出的微小晶体，变成不透明的象牙色，因此人们亲切地把它叫做“微晶玻璃”。这种要经过紫外线照射才能制成的微晶玻璃，科学家们将它称为“光敏微晶玻璃”。而不用紫外线照射，只通过热处理制成的微晶玻璃称为“热敏微晶玻璃”。
目前，科学家们已能研制出1000多种不同成分的微晶玻璃，它们的性能也各不相同。经测定表明，结晶的直径通常不超过2微米，只有头发丝粗细的几十分之一。
喜欢科普的少年朋友都知道，为了观察天体，需要有一台大型的反射式望远镜。但是，由于老式的反射式望远镜的凹镜是采用普通的光学玻璃制作的，这种玻璃会热胀冷缩，这样一来，凹镜的准确形状和精度尺寸都会因受气温的影响而发生变化，从而会大大影响天体望远镜的观察效果。
微晶玻璃受热胀冷缩的影响极小，所以，利用它来制作望远镜的凹镜，使天体望远镜的精度不至于因为气温的变化而受到影响。1978年，我国利用微晶玻璃制成了凹镜直径为2.2米的反射式望远镜，安装在北京天文台，使我国进入了为数不多的能制造大型微晶玻璃凹镜的国家的行列。
由于微晶玻璃既像铝那样轻巧，在高温下又不会变形，所以航空航天工程师看上了它。人们利用微晶玻璃来制作喷气式飞机发动机的喷嘴，以及用作火箭、人造地球卫星和航天飞机的结构材料。
由于微晶玻璃的硬度极好，因此，可用来制造滚动轴承、压缩机和汽轮机的叶片、高速切削工具、刹车构件、热交换器、化工用泵和管道，以及其他要求耐磨、耐热、耐蚀的机械零件。
微晶玻璃易于加工，材质均匀，制成后尺寸精确，因此在军事工业中也大有用武之地。例如，利用微晶玻璃来制作导弹头部的防护罩，使导弹在高速飞行过程中能辐射大量的热，从而降低工业温度。因此，军事科学家将微晶玻璃誉为导弹头部的“保护神”。
许多具有特殊性能的微晶玻璃，可以制作成人们所需要的器件。例如，有生物活性的微晶玻璃可以制成人工骨关节、人工牙齿等；有磁性的微晶玻璃可以制成电子计算机记忆元件；此外，还能制成厨房餐具和各种家用器皿等。
不碎玻璃
玻璃作为大家最熟悉的材料之一，在人们的日常生活中几乎不可缺少。但玻璃有一个自古以来就没有改掉的老“毛病”：太脆，一碰就碎，而且玻璃碴子锋利得像刀子，一不小心就会伤人皮肉。要是有一种不碎的玻璃有多好！但这个想法自发明玻璃以来的几千年中，几乎耗尽了玻璃工匠的脑力也没有实现。
脆是玻璃的本性，想让玻璃不碎似乎是一种不切实际的幻想。但世界上有些事还真能心想事成。不碎玻璃最终还是发明成功了。
那是1903年，法国有一位叫别奈迪克的化学家，他酷爱科学研究，经常“泡”在实验室里作试验。在一次实验中，不小心把一只玻璃瓶从实验柜上碰落到地上。这在满处都是玻璃器具的化学实验室是常常遇到的事情，其结果通常都是一样：玻璃碎片崩满一地。但这一次却出现了怪事，这只装满试验用溶液的烧瓶落地后，并没有像往常一样破成碎片。
这使别奈迪克很高兴，因为如果烧瓶破碎，他精心配制的溶液等于前功尽弃。但更让他纳闷的是，这只又薄又脆的玻璃瓶从高高的实验柜掉下来后，怎么竟没有一个碎片出来呢？他仔细观察了一遍烧瓶，里面的溶液依然存在，只是在烧瓶壁上留下了蜘蛛网式的裂纹。作为一个有强烈好奇心的科学家，别奈迪克本想对玻璃瓶不碎的奥秘搞个水落石出，但一时还放不下手中的实验，只好暂时将这只布满了蜘蛛网式裂纹的玻璃瓶贴上一张纸条，记下事情的经过：这是从3米
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