微晶玻璃：“错”出来的发明

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“这个实验需要两个小时。我能做什么？”1952年秋天的一天，在美国著名玻璃制造公司康宁玻璃厂的实验室里，玻璃研究专家唐·斯多基对柜台上的电炉自言自语道。

电炉里放着一块玻璃。电炉表面的温度控制器显示，它比普通玻璃的软化点低500℃，100℃。斯多基想要做的是通过实验来软化普通玻璃，并根据软化结果开发新的光敏玻璃。所谓的光敏玻璃是指对光敏感并能显色的玻璃。这种玻璃经过紫外线照射和热处理后可以显示美丽的图像。它不仅绚丽多彩，而且永不褪色。斯多基的老板承诺光敏玻璃将把康宁玻璃厂的业绩提升到一个新的水平。

感光玻璃，曝光后会变色(来自科普中国网)

斯多基是康宁玻璃厂雇佣的专家。因为他的性格，他和老板相处得不好。这也可能是老板和他的助手不匹配的原因之一。例如，他喜欢把自己关在实验室里做实验，而他的老板希望他参加更多的会议和活动。几天前，当他的老板向他解释如何开发光敏玻璃时，他也希望他能经常参加公司会议。斯多基不想参加会议吗？但是他太忙了。例如，根据技术规范，对光敏玻璃进行热处理时，加热温度比玻璃软化温度低100℃，保温时间约为2小时。在这段时间里，他原则上不能离开。

他把一块玻璃放入一个有自动温度控制的电炉中加热。一切准备就绪后，他关上炉门，打开电源。烤箱开始变热后，他像以前一样坐在座位上看着。

唐·斯多基正在研究玻璃(来自中国网站)

“叮——叮——叮！”突然，实验室里响起了刺耳的电话铃声。接下来，另一方是斯多基的老板，“斯多基先生，请到第三会议室开一个关于光敏玻璃试生产的会议。来吧。”

“但是，”斯多基瞥了一眼电炉，“我正在做一个生产光敏玻璃的实验，我不能在两个小时内离开。因为玻璃已经在电炉里放了十多分钟了。”

"电炉不是装有自动温度控制器吗？"老板的语气沉了下去，“你想让几个领导等你吗？”

“好的。我马上就到。”还是那种烦人的语气！斯多基放下电话，把温度控制器的温度调到550℃，关上实验室的门，匆匆赶往会议室。

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一个多小时后，斯多基拖着疲惫的身体回到实验室。他和老板发生了冲突，老板认为他一年多来没有给公司带来明显的业绩，并被怀疑浪费资源。斯托基认为科学是紧迫的。

康宁公司一角(网络图)

“啊？”他看了一眼恒温器，大吃一惊。原来自动温度控制器上显示的温度是900℃。“玻璃通常在600℃左右开始软化，当温度再次上升时，它将进入熔融状态。这块玻璃似乎被废弃了。不要熔化泥浆烧坏电炉。”他不禁想到。

斯多基急忙打开烤箱门。他又一次感到惊讶。原来，这块玻璃没有熔化，而是变成了乳白色的薄片，直挺挺地躺在炉子里。

“谢天谢地！”当他试图取出玻璃片时，玻璃片滑落到了地上，因为钳子没有夹住它。让他吃惊的是，玻璃没有碎，而是反弹了。

“这是怎么回事？”斯多基在显微镜下观察玻璃，发现了大量微小的晶体。“一般的玻璃应该和松香、石蜡、塑料等材料一样，它的内部原子排列是不规则的，这也是它易碎的原因之一。这种玻璃由微小的晶体组成，也就是说，它的原子排列是规则的。这是怎么回事？”凭直觉，他认为这是一种从未见过的玻璃。

“叮——叮——叮！”正当他准备认真学习时，电话又响了。然后，是魔鬼的老板“邀请”他去办公室交换工作！

“唉！”斯多基叹了口气，然后把实验用的玻璃放在样品袋里，写下了观察结果，又离开了实验室。

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实验后的第三天，由于与老板的分歧和其他原因，斯多基选择离开康宁玻璃厂。离开之前，从专业的角度来看，他把玻璃样品袋和实验报告一起交给了他的老板。

老板是个细心的人。根据斯多基提供的报告，他邀请了一些玻璃研究人员来开发一种新型的有机玻璃，这种玻璃很快就投入市场。这种玻璃比铝轻，在高温下不变形，强度比高碳钢高，高碳钢比普通钠钙玻璃高许多倍。康宁玻璃厂的领导经过研究，称这种玻璃为微晶玻璃。

一年后，康宁玻璃厂批量生产微晶玻璃。首先，原料要按比例混合，放入窑中熔化。在所有的熔化之后，熔化物应该被倒在一个冷的铁板上，这被称为淬火。淬火后，原料变成了水晶玻璃，这一步是烧结过程；然后将玻璃压碎，放入模具中，弄平，再放入窑中。这种煅烧调整了其原子排列，也是从普通玻璃到微晶玻璃的转化过程。

水晶玻璃和普通体玻璃示意图(来源:Sina.com)

随着科学的发展，科学家们已经开发了1000多种不同成分的微晶玻璃，它们的性能也各不相同。测试表明，晶体的直径通常不超过2微米，只是头发细度的一小部分。

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微晶玻璃是一种具有发展前景的新型材料，优于天然石材和陶瓷，可用于建筑幕墙和高档室内装饰，也可用于机械结构材料、电子电气绝缘材料、大型集成电路地板材料、耐热微波炉容器、化工防腐材料和矿山耐磨材料。

因为微晶玻璃和铝一样轻，在高温下不会变形，所以航空工程师们对它情有独钟。他们用微晶玻璃制造喷气发动机的喷嘴和火箭、人造地球卫星和航天飞机的结构材料。

凹面玻璃陶瓷(网络图)

微晶玻璃易于加工，材料均匀，制造后尺寸准确，因此在军事工业中也非常有用。例如，微晶玻璃被用来做导弹头部的保护罩，这样导弹在高速飞行时可以散发大量的热量，从而降低工业温度。因此，军事科学家称微晶玻璃为导弹头的“守护神”。

最值得一提的是微晶玻璃对天文学家也有很大帮助。原来，反射望远镜的凹面镜是由普通光学玻璃制成的。这种玻璃受热膨胀，冷时收缩。凹面镜的精确形状和精确尺寸会因温度的影响而改变，这将影响望远镜的观察效果。

根据微晶玻璃受热膨胀和冷收缩影响最小的原理，科学家用它来制作望远镜的凹面镜，这样它的精度就不受温度的影响。1978年，一架凹面镜直径为2.2米的反射望远镜由微晶玻璃制成。安装在北京天文台，中国已经进入少数几个国家的行列，可以制造大型微晶玻璃凹面镜。

微晶玻璃可用作天文望远镜的透镜(网络图)

看到这一点，在开发光敏玻璃的“错误”中发明了这种新材料的斯多基，真诚地后悔过早地离开康宁玻璃厂。

注意:

1.康宁玻璃厂:作为特种玻璃和陶瓷材料的全球领导者，它创造和生产了许多用于高科技消费电子、移动排放控制、电信和生命科学的关键部件。1879年，它是第一个发明和制造玻璃灯泡的人，使爱迪生的发明成为现实。1947年，它是第一个大规模发明和制造电视显像管的国家，把电视带到了成千上万的家庭。