法国科学家揭秘玻璃制作过程

      玻璃是日常生活中再稀松平常不过的物品，大到建筑物的装饰、小到喝水的杯子都离不开玻璃。但是玻璃在制作过程中发生的化学反应一直是个谜，人们只能凭经验在1500摄氏度到1700摄氏度的高温环境中熔化玻璃水，如此高的温度毫无疑问消耗了大量能源。近日，法国科学家和一个国际知名玻璃制造商合作，初步揭开了玻璃制作过程中化学反应之谜。玻璃是最古老的人造材料之一，历史可追溯到公元前3500年的美索不达米亚，当时人们将石英、碳酸钠等原料磨成粉末，然后在极高的温度下将“化学粉末”熔化成玻璃水，最后就可以根据需要冷却定型，或者吹制成玻璃瓶等。虽然人类掌握了玻璃的制作方法，却对玻璃熔化过程中几种化学成分的反应原理不得而知。直到现在人们制作玻璃时还是凭经验将温度保持在1500摄氏度以上。要想制作出几乎没有瑕疵的玻璃，就要尽可能地减少气泡和颗粒结晶的残留，这个过程要进一步把温度提高到1700摄氏度。如此高的温度毫无疑问会消耗很多能源，非常不利于环保。统计数据显示2005年全球玻璃制造业消耗能源达到86.5太瓦时。为了揭开这个说大不大、说小不小的“历史遗留难题”，法国国立科研中心的科学家联合国际知名玻璃制作商圣戈班公司进行了实验。科学家按照普通玻璃制作过程所需原料进行选材：三分之二的硅土混合三分之一的碳酸钠、以及其他必要原料，将它们混合后逐步加热，看看这些原料在哪个温度范围内开始熔化。当然，这个过程用肉眼观察是无法实现的，科学家借助了最先进的Ｘ射线微断层成像技术，跟踪记录化学成分的反应过程。科学家将数百张图像合成制作出一段视频，能够观察到玻璃水中结晶体的活动和熔合过程，结果发现在750摄氏度到930摄氏度的温度范围内，化学成分已经开始熔合形成玻璃水。这项研究结果意味着，制作玻璃其实用不着1500摄氏度的高温，下一步科学家将深入研究化学结晶在低温即开始熔化的原理，希望未来能开发出低温制作玻璃的方法以达到节约能源的目的。玻璃在人们的日常生活中随处可见，如果低温制作方法能够实现，节能环保的玻璃未来将在更多领域造福人类。