提起玻璃與陶瓷，大家應(yīng)該都不陌生，但市面上還存在一種新型的無機(jī)非金屬材料——玻璃陶瓷。三者的區(qū)別在于雖同屬無機(jī)非金屬材料類目（或者說是硅酸鹽材料），但從微觀結(jié)構(gòu)上看：玻璃為非晶體、陶瓷是晶體（多晶體）、玻璃陶瓷則是晶相與玻璃相結(jié)合的復(fù)合材料。甚至當(dāng)今多數(shù)功能玻璃材料早已摒棄了傳統(tǒng)的硅酸鹽或石英，轉(zhuǎn)向氟化物、磷酸鹽、硫族化合物、重氧化物等方向，許多功能陶瓷材料也與硅酸鹽不沾邊。玻璃陶瓷作為一種經(jīng)過高溫融化、成型、熱處理而制成的一類晶相與玻璃相的復(fù)合材料，一般都是由玻璃再加工制成的，又稱微晶玻璃，同時(shí)兼容玻璃和陶瓷的性能，具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)可調(diào)、耐熱沖擊、耐化學(xué)腐蝕、低介電損耗、低導(dǎo)電率等優(yōu)越性能，市場(chǎng)應(yīng)用空間非常廣泛。

玻璃陶瓷是通過控制玻璃體析晶從而獲得的多晶陶瓷材料，兼有玻璃和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，在熱學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、光學(xué)以及電學(xué)性能等方面通常優(yōu)于金屬及其有機(jī)聚合物材料。玻璃陶瓷是著名的玻璃化學(xué)家和發(fā)明家S.D.Stookey在20世紀(jì)50年代中期首先制得的，但直到20世紀(jì)70年代的時(shí)候玻璃陶瓷的研究才有進(jìn)一步的發(fā)展，如今被許多專家譽(yù)為21世紀(jì)的新型陶瓷材料。

一、玻璃陶瓷的分類

二、玻璃陶瓷的制備工藝流程

制備玻璃陶瓷的最基本的步驟就是玻璃的制備，需先將配料進(jìn)行混合加工，經(jīng)過高溫精煉均化，獲得高質(zhì)量的玻璃后再在低溫環(huán)境下進(jìn)行核化和晶化。

目前已知的制備方法有以下幾種（包含但不僅限于此）：

1、壓延法

該法主要適用于面積較大的制品，基本步驟包括兩項(xiàng)：

（1）采用普通玻璃的成型工藝制備玻璃制品。

（2）將玻璃制品經(jīng)過進(jìn)一步熱處理，使其核化、晶化，從而轉(zhuǎn)變成玻璃陶瓷，這一步的制備工藝決定最終成品性能的優(yōu)劣。

優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品致密度高，無氣孔，抗折強(qiáng)度大，制造工藝連續(xù)，可全線自動(dòng)化生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：析晶難以控制，整體析晶時(shí)間長(zhǎng)，成品率低，成本高。

2、燒結(jié)法

該法是通過玻璃粉的燒結(jié)來制備玻璃陶瓷，利用玻璃粉末粒子表面的成核作用，把玻璃研磨成粉末再成型，最后進(jìn)行熱處理使粉末結(jié)晶、燒結(jié)固化。

優(yōu)點(diǎn)：熔制時(shí)間短、溫度低、熱處理工藝簡(jiǎn)單，可利用陶瓷廠的普通設(shè)備、無需使用晶核劑，附加成本低、投資少。

缺點(diǎn)：氣孔率大

3、溶膠-凝膠法

優(yōu)點(diǎn)：其制備低溫遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法，同時(shí)可以避免一些組分揮發(fā)，減少污染。其組成完全可以按照傳統(tǒng)配方和化學(xué)計(jì)量準(zhǔn)確獲得。

缺點(diǎn)：凝膠在燒結(jié)過程中有很大的收縮，易變形。

4、澆鑄法

優(yōu)點(diǎn)：可澆鑄成異形性，對(duì)生產(chǎn)一些異形板有很大優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品致密度高，無氣孔，抗壓強(qiáng)度大。

缺點(diǎn)：對(duì)模具質(zhì)量要求高，模具損耗大，生產(chǎn)成本高。

三、玻璃陶瓷的應(yīng)用

玻璃陶瓷具有的良好的抗熱震性、光學(xué)性能、熱膨脹可調(diào)節(jié)性、耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及高硬度、高強(qiáng)度、低介電損耗、高機(jī)械可加工性等優(yōu)越的性能特點(diǎn)，這使玻璃陶瓷能夠在對(duì)應(yīng)需求的行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。下面介紹幾種實(shí)際應(yīng)用案例：

1、生物醫(yī)學(xué)上：Liko可鑄玻璃陶瓷修復(fù)體的臨床應(yīng)用

資料顯示，1989年初口腔醫(yī)學(xué)院同西北輕工業(yè)學(xué)院聯(lián)合進(jìn)行了可鑄玻璃陶瓷的基礎(chǔ)和臨床應(yīng)用研究，經(jīng)大量試驗(yàn)后最后成功研制出新型片層狀四硅氟云母晶體的玻璃陶瓷，并取名Liko。Liko可鑄玻璃陶瓷材料的理化性能及工藝特點(diǎn)十分符合口腔修復(fù)材料的要求，同時(shí)該材料無毒、無細(xì)胞突變性，又適合用來制作嵌體、全冠、樁冠和瓷罩，因此可以作為一種良好的口腔修復(fù)材料。1990年下半年Liko可鑄玻璃陶瓷經(jīng)過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和修復(fù)體邊緣適合性測(cè)試后開始應(yīng)用于臨床。

可鑄玻璃陶瓷具有玻璃的透明性，硬度、透明度和光折射率又與牙釉質(zhì)十分接近，添加少量熒光劑后制成的修復(fù)體自然逼真，在視覺美學(xué)效果上是目前最好的一種口腔修復(fù)材料。

2、電子工業(yè)上：玻璃陶瓷可作為電器元件特殊的基片材料

玻璃陶瓷是在稀有金屬氧化物作為核助劑的作用下，以純凈的玻璃或玻璃渣成核并結(jié)晶而形成的材料，俗稱LAS材料。與其它常用的陶瓷基片（例如氧化鋁陶瓷基片）剛好相反的是，玻璃陶瓷基片呈現(xiàn)出的良好的熱力學(xué)性能，致使產(chǎn)品就算使用溫度高達(dá)400℃以上，仍舊保持很低的電阻率和功率消耗。目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)LAS類玻璃陶瓷材料的有日本NEC（Nippon Electric Company）公司，分別為NEOCERAM 0和NEOCERAM 11兩種玻璃陶瓷材料，試驗(yàn)表明，它們是制作厚膜電器元件中作為絲網(wǎng)印刷的最佳基片材料。同時(shí)該公司試驗(yàn)時(shí)還完成和研制了八種涂覆于基片上的絲網(wǎng)印刷軟膏（俗稱焊膏）。這樣就積累了焊膏與基片之間粘附力及化學(xué)成分兼容性方面經(jīng)驗(yàn)的積累，同時(shí)還完成了所有試驗(yàn)樣品的燒結(jié)。試驗(yàn)結(jié)果表明，借助于厚膜電器元件的制造技術(shù)，利用商業(yè)絲網(wǎng)印刷軟膏和采用NEOCERAM玻璃陶瓷材料制作的基片能夠制造出高能量密度的厚膜電器元件。

3、光學(xué)領(lǐng)域上：天文望遠(yuǎn)鏡鏡片

透明的玻璃陶瓷通常沒有氣孔，并且含有一定的玻璃相，具有良好的透明性。以β·石英為主晶相的LOA2O3·SiO2系統(tǒng)微晶玻璃陶瓷具有接近零膨脹的特性，這類材料通常被用作天文望遠(yuǎn)鏡的鏡片制作。位于美國(guó)得克薩斯州的麥克唐納天文臺(tái)的霍比-埃伯利望遠(yuǎn)鏡，口徑為9.2米，是為光譜研究而設(shè)計(jì)的固定機(jī)架球面望遠(yuǎn)鏡，其中主鏡為11米×12米的八邊形球面，等效口徑9.2米，焦距13.08米，集光面積77.6平方米，由91塊八邊形的子鏡面拼接而成，每個(gè)子鏡面直徑1米，厚5厘米，用零膨脹微晶陶瓷玻璃制成。

除以上應(yīng)用以外，玻璃陶瓷具有的高強(qiáng)度、高硬度、極強(qiáng)的耐腐蝕性和極低的熱膨脹系數(shù)可以在航空航天及軍事領(lǐng)域上用來制作對(duì)空導(dǎo)彈彈頭和雷達(dá)外罩；優(yōu)良的介電性和絕緣性能在電瓷微波領(lǐng)域中被運(yùn)用在微波爐面板制作上，也推進(jìn)了耐高溫玻璃陶瓷、生物玻璃陶瓷、透紅外玻璃陶瓷、鐵電玻璃陶瓷等材料的運(yùn)用發(fā)展。相信隨著玻璃陶瓷制作工藝的進(jìn)一步發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更廣泛。