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太空玻璃

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:May 29, 2003

編輯 JR 報導

在微重力狀態的太空,不僅能製造較純的玻璃,還能產出更多樣化學成分的玻璃材質,這些各具特性的玻璃未來可能將帶給我們新一波的材料革命。

一般的玻璃是用砂(二氧化矽)、石灰石(碳酸鈣)、和蘇打灰(碳酸鈉)混和,加以1100℃以上的高溫融化後小心冷卻製成。在地球上,沒有什麼適合的容器,在盛裝這麼高溫的融化物後,而本身不被融化侵蝕的,所以玻璃中往往含有來自容器的雜質。在微重力的太空環境製造的玻璃,可以減少被容器污染的機會,因為利用聲波的壓力,就可以定位半徑1/4英吋的玻璃液體來完成整個製程,不需碰觸任何容器,玻璃成分也就越純淨。不僅如此,密蘇里-羅拉大學的科學家Delbert Day發現在微重力的環境中,較容易製造不同化學成分的玻璃。

廣義的玻璃泛指非晶體式的固體,也就是固體當中的原子並沒有規則的、可預測的排列形式。在理論上,任何化學成分都可以形成玻璃態,只要冷卻的夠快,就可使原子來不及排列、而成為無序的玻璃固體。為什麼在太空較容易製造玻璃呢?Delbert Day認為地表的重力導致融化物內部的對流,使得內部原子更容易流動而規則排列;而地球軌道上的微重力環境少了重力的攪拌,原子移動慢、因此較有機會形成玻璃態。未來,科學家將進一步檢驗這個理論。

目前Delbert Day發展了幾種非二氧化矽的玻璃,其中可溶性的生物活性玻璃(bioactive glass)可以用在生物體內,在協助骨頭的重建後,能逐漸溶解消失;另一種玻璃可以釋放高劑量的輻射用來治療病變的腫瘤部位;還有一種氟化物玻璃(fluoride glass),其中混和鋯、鋇、鑭、鈉、銀、鋁金屬時,具有一般的二氧化矽玻璃一百倍的透光度。我們若能對這些奇特的玻璃有更多的認識,並且能在地表上量產,相信將帶來新一波的材料革命。

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