微晶玻璃的化學組成分析

  微晶玻璃（CRYSTOE and NEOPARIES）又稱微晶玉石或陶瓷玻璃。是綜合玻璃，是一種外國剛剛開發的新型的建筑材料，它的學名叫做玻璃水晶。

　　微晶玻璃和我們常見的玻璃看起來大不相同。它具有玻璃和陶瓷的雙重特性，普通玻璃內部的原子排列是沒有規則的，這也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一樣，由晶體組成，也就是說，它的原子排列是有規律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強。

　　微晶玻璃的化學組成包括基礎玻璃成分和成核劑兩部分。為了滿足玻璃的形成和工藝要求，基礎玻璃成分一般都含有一定量的SiO2、B2O3、P2O5和以【AlO4】形式存在的Al2O3等玻璃網絡形成體，以【AlO6】形式存在的Al2O3和ZnO等玻璃網絡中間體及包括堿金屬與堿土金屬氧化物在內的玻璃網絡調整體。而為了獲得無氣泡的基礎玻璃，通常在基礎玻璃組分中引入一定量的澄清劑（如Na2SO4/C、Sb2O3、Na2SiF6等）。
　　此外，為了誘導或促進基礎玻璃在熱處理過程中的晶核形成，促進玻璃的整體晶化，通常需要引入成核劑。根據基礎玻璃成分，可將微晶玻璃分為硅酸鹽、鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸五大系統。成核劑可以分成三大類：一類是Au、Ag、Cu、Pt、Ru等貴金屬鹽類物質，當這里物質與玻璃配合料一起熔融時，貴金屬元素在高溫時以離子狀態存在，而在低溫下則分解還原成貴金屬原子，這些原子經過一定的熱處理將在玻璃結構中形成高度分散的金屬晶體顆粒，從而實現誘導析晶。另一類是陽離子電荷高、場強大、積聚作用強的氧化物，如ZrO2、TiO2、P2O5等，這三種物質對玻璃的成核作用有所不同。一般認為，ZrO2的成核作用是先從母體玻璃中析出富含鋯氧的微不均勻區，進而誘導母體玻璃成核；TiO2的成核作用是先從母體玻璃中析出富含鈦酸鹽相（無定形態），在一定條件下，這種液相將轉變成結晶相，進而使母體玻璃形成晶核；P2O5與前兩種成核劑的作用機制不同，由于P5+的場強比Si4+大，有加速硅酸鹽玻璃分相的作用，從而促使玻璃核化。ZrO2、TiO2與P2O5是制備微晶玻璃最常用的三種成核劑，除此之外，Cr2O3、Fe2O3等也可作為成核劑使用，但由于它們能使玻璃著色，故很少采用。還有一類成核劑是氟化鈣（CaF2）、冰晶石（Na2AlF6）、氟硅酸鈉（Na2SiF-6）和氟化鎂（MgF2）等氧化物。一般認為氟的加入起減弱玻璃結構的作用，用F-取代O2-造成硅氧網絡結構的斷裂，這是氟化物誘導玻璃成核的主要原因。另外，當氟含量大于2%~4%時，氟化物就會在冷卻（或熱處理）過程中從熔體中分離出來，形成細結晶狀的沉淀物而引起玻璃乳濁（分相），從而促使玻璃成核。