厚重眼鏡好討厭？新玻璃有機會讓鏡片更輕薄！

2/23/2022

隨著近視人口的增加，
鏡片的製作也越來越講究，
科學家更是發現一種新玻璃，
其折射率不僅超越其他的玻璃，
並能製成更輕薄的鏡片，減輕眼鏡族的負擔！
這就跟著小編一起來認識新型玻璃吧！

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在介紹新型玻璃前，我們先來認識一下「玻璃」這大家族！

玻璃常見的主要原料包括：
1. 富含二氧化矽(SiO2)的各種礦物(如石英砂、矽沙)
2. 用以引入氧化鋁(Al2O3)的長石、黏土等礦物
3. 用以引入氧化鈉(Na2O)或氧化鉀(K2O)的碳酸鈉(Na2CO3)、碳酸鉀(K2CO3)
4. 用以引入氧化硼(B2O3)的硼酸(H3BO3)、硼砂等硼礦物

以上這些原料經由高溫爐熔融，形成各種無機氧化物的混合物，冷卻過程中，混合物的黏度會逐漸增加，並硬化成非結晶的矽酸鹽類無機非金屬材料。

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根據原料在過程中的不同變化，玻璃的熔製過程也可分成矽酸鹽形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化和玻璃液冷卻五個階段。其中，矽酸鹽的形成需在高溫下迅速發生一系列的變化過程，包括脫水、鹽類分解、氣體逸出、多晶轉變、複鹽生成、矽酸鹽生成等，其化學反應如下：

Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2 （1500℃）
Na2SiO3 + xSiO2→(Na2O)(SiO2)(x+1) (Na2SO4)

最終得到由矽酸鹽和二氧化矽組成的不透明燒結物，再經由脫色處理，提高玻璃的透明度或製成各種顏色的玻璃。

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「非結晶性」是區分玻璃與陶瓷、水泥材料最顯著的結構特徵，除此之外，玻璃也沒有固定的組成。不同種類的玻璃，其化學成分也各不相同。

按照主要成分，玻璃可以分成「氧化物玻璃」和「非氧化物玻璃」兩大類。非氧化物玻璃的品種和數量很少，主要有可攔截短波長光線且電阻低的硫系玻璃，和折射率、色散率低，多用作光學玻璃的鹵化物玻璃。

氧化物玻璃又可依其二氧化矽(SiO2)、鹼金屬和鹼土金屬氧化物的含量分為以下幾種：

1. 石英玻璃：二氧化矽含量大於99.5％，熱膨脹系數低，耐高溫，亦可透紫外光和紅外光，故多用於半導體、光導通信、雷射等技術和光學儀器中。

2. 高矽氧玻璃：二氧化矽含量約96％，性質與石英玻璃相似。

3. 鈉鈣玻璃：又稱鈉玻璃，含有15％氧化鈉(Na2O)和16％的氧化鈣(CaO)，成本低廉，易成型，適合大規模生產。日常生活中常見的玻璃製品，如建築裝飾用的玻璃、玻璃纖維製品、日用器皿等，大多都是鈉鈣玻璃。

4. 鉀玻璃：又稱作硬玻璃，以氧化鉀(K2O)取代鈉玻璃中的氧化鈉，並提高二氧化矽的含量。鉀玻璃質硬、具有光澤，其他性能也比鈉玻璃好，故多用於化學儀器、用具和高級玻璃製品。

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5. 鉛矽酸鹽玻璃：主要成分有二氧化矽和一氧化鉛(PbO)，折射率高，且與金屬有良好的浸潤性（浸潤是指液體與固體發生接觸時，液體附著在固體表面或滲透到固體內部的現象）。可用於燈泡、真空管芯柱、晶質玻璃器皿、火石光學玻璃等。

6. 鋁矽酸鹽玻璃：以二氧化矽和氧化鋁(Al2O3)為主要成分，軟化變形溫度高，多用於放電燈泡、高溫玻璃溫度計、化學燃燒管等。

7. 硼矽酸鹽玻璃：以二氧化矽和三氧化二硼(B2O3)為主要成分，具良好的耐熱性和化學穩定性，多用於烹飪器具、實驗室儀器等。

而科學家新發現的玻璃，正是由美國賓夕法尼亞州立大學(PSU)的研究員，嘗試在玻璃的製作過程中添加氧化鋅(ZnO)，創造出的新玻璃家族—--鍺矽酸鹽玻璃。鍺矽酸鹽玻璃的透明度高、折射能力強、易成形，且具良好的紫外線屏蔽性能和低成本，是目前最適合透鏡、眼鏡的材料。