丁林鋒

2022年是聯(lián)合國國際玻璃年，也是聯(lián)合國首次以單一材料命名一個(gè)年份，充分說明玻璃這種歷久彌新的材料對(duì)人類文明的意義。

玻璃（glass）一詞最早來源于拉丁語gl?sum，用于指代有光澤和透明的材料。物以稀為貴，早期人類文明對(duì)玻璃這種近乎透明、有光澤，又能在大自然長期穩(wěn)定存在的材料認(rèn)可度非常高。來自埃及的琉璃石珠可以追溯到公元前12 000年。從埃及法老墓出土的幾件文物展示了五彩斑斕的精美玻璃鑲嵌作品。我國的國寶級(jí)文物，春秋晚期的越王勾踐劍正面鑲嵌的也是一枚藍(lán)色的玻璃。到了中世紀(jì)，玻璃的制備技術(shù)已經(jīng)被人們掌握，在歐洲大陸的許多教堂中都開始出現(xiàn)絢麗的彩色玻璃窗戶。進(jìn)入近現(xiàn)代，人們不斷將基礎(chǔ)科學(xué)應(yīng)用于玻璃研究中，玻璃的更多特性得到了開發(fā)，新的玻璃產(chǎn)品也噴涌而出。玻璃光纖的發(fā)明使人類進(jìn)入了信息化的時(shí)代，人們的生活及行為方式也被大大改變?，F(xiàn)在，玻璃已經(jīng)被應(yīng)用于容器、光學(xué)器件、信息通訊、消費(fèi)電子、絕緣保溫材料以及手工藝術(shù)品等，成為人類生活不可或缺的材料。

那么，到底什么是玻璃呢？國際權(quán)威專家巴西圣卡洛斯聯(lián)邦大學(xué)埃德加·扎諾托（Edgar Zanotto）教授和美國賓夕法尼亞州立大學(xué)約翰·毛羅（John Mauro）教授于2017年共同提出了玻璃的專業(yè)定義：“玻璃是有一種具有玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，非平衡態(tài)、非晶態(tài)、凝聚態(tài)的物質(zhì)。玻璃的結(jié)構(gòu)與其過冷液體相似，而且會(huì)自發(fā)地向過冷液體狀態(tài)弛豫。玻璃在無限時(shí)間范圍的最終使命是析晶?！惫识?，玻璃這種見證人類文明的材料可能比我們想象中的范圍更加廣泛。目前95%以上的玻璃產(chǎn)品由氧化物成分組成，其中占比最大的是硅酸鹽玻璃。所以，我們?cè)谑褂谩安ＡА币辉~時(shí)，通常會(huì)指氧化物玻璃。在過去的幾十年里，大量非氧化物玻璃的制品也被開發(fā)，比如硫系玻璃、金屬玻璃等，在信息技術(shù)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。值得一提的是，2015年，當(dāng)今玻璃科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威專家、丹麥奧爾堡大學(xué)岳遠(yuǎn)征教授聯(lián)合劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了一種全新的金屬有機(jī)框架（MOF）玻璃，開創(chuàng)了全新的玻璃體系，也拓展了玻璃在更多應(yīng)用場(chǎng)景的可能性。玻璃這種古老的材料依然煥發(fā)著驚人的生命力。

由于聯(lián)合國國際玻璃年的宣傳，今年又聽到了很多人在討論一個(gè)很有意思的話題：歐洲古教堂的窗玻璃底端比上端厚的原因是不是因?yàn)椴Ａг诮?jīng)歷幾百上千年的時(shí)間（受重力影響）后發(fā)生內(nèi)部的流動(dòng)？也有科普博主大肆宣傳并認(rèn)同這個(gè)觀點(diǎn)。然而，其答案已經(jīng)被多篇學(xué)術(shù)論文證否。根據(jù)美國麻省理工學(xué)院胡崛雋教授的計(jì)算，教堂窗玻璃因自身重力作用而發(fā)生10%的形變所需的時(shí)間遠(yuǎn)超一百萬年。古建筑玻璃底部比上端厚的主要原因是受限于當(dāng)時(shí)的玻璃制備技術(shù)。當(dāng)時(shí)制備的平板玻璃通常并不均勻，厚的一端放置于底部在力學(xué)上具有更高的穩(wěn)定性。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主菲利普·安德森（Philip Anderson）教授曾經(jīng)感慨：玻璃的本質(zhì)和玻璃轉(zhuǎn)變可能是固體理論中最深?yuàn)W和最有趣的未解之謎。目前，關(guān)于玻璃的科學(xué)研究還在不斷深入和細(xì)化，相關(guān)理論及應(yīng)用研究也正在進(jìn)行更為深刻的拓展，如中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所胡麗麗研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)的釹玻璃及鐵磷酸鹽玻璃已經(jīng)分別應(yīng)用于“神光”系列激光器裝置及核廢料處理等領(lǐng)域。相信在科研人員的不斷探索下，玻璃將持續(xù)對(duì)人類的生活和生產(chǎn)實(shí)踐帶來深遠(yuǎn)的影響。