法國科學家揭秘玻璃制作過程

      玻璃是日常生活中再稀松平常不過的物品，大到建筑物的裝飾、小到喝水的杯子都離不開玻璃。但是玻璃在制作過程中發生的化學反應一直是個謎，人們只能憑經驗在1500攝氏度到1700攝氏度的高溫環境中熔化玻璃水，如此高的溫度毫無疑問消耗了大量能源。近日，法國科學家和一個國際知名玻璃制造商合作，初步揭開了玻璃制作過程中化學反應之謎。玻璃是最古老的人造材料之一，歷史可追溯到公元前3500年的美索不達米亞，當時人們將石英、碳酸鈉等原料磨成粉末，然后在極高的溫度下將“化學粉末”熔化成玻璃水，最后就可以根據需要冷卻定型，或者吹制成玻璃瓶等。雖然人類掌握了玻璃的制作方法，卻對玻璃熔化過程中幾種化學成分的反應原理不得而知。直到現在人們制作玻璃時還是憑經驗將溫度保持在1500攝氏度以上。要想制作出幾乎沒有瑕疵的玻璃，就要盡可能地減少氣泡和顆粒結晶的殘留，這個過程要進一步把溫度提高到1700攝氏度。如此高的溫度毫無疑問會消耗很多能源，非常不利于環保。統計數據顯示2005年全球玻璃制造業消耗能源達到86.5太瓦時。為了揭開這個說大不大、說小不小的“歷史遺留難題”，法國國立科研中心的科學家聯合國際知名玻璃制作商圣戈班公司進行了實驗。科學家按照普通玻璃制作過程所需原料進行選材：三分之二的硅土混合三分之一的碳酸鈉、以及其他必要原料，將它們混合后逐步加熱，看看這些原料在哪個溫度范圍內開始熔化。當然，這個過程用肉眼觀察是無法實現的，科學家借助了最先進的Ｘ射線微斷層成像技術，跟蹤記錄化學成分的反應過程。科學家將數百張圖像合成制作出一段視頻，能夠觀察到玻璃水中結晶體的活動和熔合過程，結果發現在750攝氏度到930攝氏度的溫度范圍內，化學成分已經開始熔合形成玻璃水。這項研究結果意味著，制作玻璃其實用不著1500攝氏度的高溫，下一步科學家將深入研究化學結晶在低溫即開始熔化的原理，希望未來能開發出低溫制作玻璃的方法以達到節約能源的目的。玻璃在人們的日常生活中隨處可見，如果低溫制作方法能夠實現，節能環保的玻璃未來將在更多領域造福人類。