康茂暖通
光学玻璃的发展和光学仪器的发展是密不可分的。光学系统新的改革往往向光学玻璃提出新的要求,因而推动了光学玻璃的发展,同样,新品种玻璃的试制成功也也往往反过来促进了光学仪器的发展。最早被人们用来制作光学零件的光学材料是天然晶体,据称古代亚西利亚用水晶作透镜,而在古代中国则应用天然电气石(茶镜)和黄水晶。考古家证明公元三千年前在埃及和我们(战国时代)人们已能制造玻璃。但是玻璃作为眼镜和镜子还是十三世纪在威尼斯开始的。恩格斯在“自然辨证法”中对此曾给予很高的评价,认为这是当时的卓越发明之一。此后由于天文学家与航海学的发展需要,伽利略、牛顿、笛卡儿等也用玻璃制造了望远镜和显微镜。从十六世纪开始玻璃已成为制造光学零件的主要材料了。到了十七世纪,光学系统的消色差成为光学仪器的中心问题。这时由于改进了玻璃成分,在玻璃中引入了氧化铅,赫尔才于1729年获得第一对消色差透镜,从此,光学玻璃就被分为冕牌和燧石玻璃两个大类。1768年纪南在法国首先用粘土棒搅拌的方法制得了均匀的光学玻璃,从而开始建立了独立的光学玻璃制造工业。在十九世纪中叶,几个发达的资本主义国家都先后建立了自己的光学玻璃工厂,如法国帕腊-芒图公司(1872年)、英国钱斯公司(1848)、德国萧特公司(1848)等。十九世纪光学仪器有很大发展。第一次世界大战前夕,德国为了迅速发展军用光学仪器,要求打破光学玻璃品种贫乏的限制。这时,著名物理学家阿员参加了萧特厂的工作。他在玻璃中加入了新的氧化物如BaO,B2O3,ZnO,P2O3等,并且研究了它他对玻璃光学常数的影响。在这基础上,发展了钡冕、硼冕、锌冕等类型玻璃,同时也开始试制了特殊相对部分色散的燧石玻璃。在这时期内,光学玻璃品种有了很大的扩展,因而在光学仪器方面出现了较完整的照相机及显微镜物镜。直至二十世纪三十年代以前,大部分工作仍在萧特厂基础上进行。到1934年获得了一系列重冕玻璃,如德国号SK-16(620/603)及SK-18(639/555)等。到此为止,可以认为是光学玻璃发展的一个阶段。二次世界大战前后,随着各种光学仪器如航空摄影,紫外与红外光谱仪器、高级照相物镜等的发展,对光学玻璃又产生了新的需要。这时,光学玻璃也就相应地有了新的发展。1942年,美国摩莱(Morey)及以后苏联与德国的科学工作者都相继把稀士及稀散氧化物引入玻璃中,因而扩大了玻璃品种,得到了一系列高折射率低色散的光学玻璃,如德国LaK,LaF,苏联CTK及ТЬФ等品种系列。与此同时,也进行了低折射率大色散玻璃的研究并得到一系列氟钛硅酸盐系统的光学玻璃,如苏联ЛФ-9,ЛФ-12,德国F-16等品种。由于各种新品种光学玻璃在加工或使用性能上或多或少地存在着缺陷,因此在研究扩展光学玻璃领域的同时,还针对改善各种新品种光学玻璃的物理和物理化学性质。以及生产工艺进行了许多工作。综观以上历史发展的过程,可以预言今后光学玻璃的发展方向是:①制得特别高折射率的玻璃;②制得特殊相对部分色散的玻璃;③发展红外及紫外光学玻璃;④取代玻璃中某些不良的成分如放射性的THO2,有毒的BcO,Sb2O3等;⑤提高玻璃的化学稳定性;⑥提高玻璃透明度和防止玻璃辐射着色;⑦改进工艺过程,降低新品种玻璃价格。
奔兔2008
在现代日常生活中,玻璃是最为常见的普通材料,所以大多数人认为玻璃和塑料一样,是近现代才发明制造的一种廉价的普通之物。其实,在公元前2500年前,就已经有了玻璃制品了。根据考古发掘资料,在世界范围内,最早的古代玻璃出现在幼发拉底河和底格里斯河领域,也就是美索不达米亚地区。公元前10世纪后,古希腊和古罗马也成为玻璃技术发展中心。后来,制作玻璃的技术曾被传播到地中海沿岸及临近的一些国家。那么中国古代的玻璃制品起源于何时呢?如果要溯源中国古代的玻璃的话,那还真是有一段漫长的发展史。一、关于中国古代玻璃的起源根据文献记载,中国与西方文化交流始于公元前2世纪时的汉通西域。因此,不少学术界人士以及西方学者曾一度认为,我国的古玻璃或者玻璃制造技术是“自西汉张骞通西域后,从西方传入的。其实在西周时期,我国古代的先民们就已经掌握了玻璃制造技术。我们知道,玻璃是一种无定性的固熔体。在古代,它主要是由石英(石英的主要成份是二氧化硅)和一些矿物,如方铅矿(主要成份是硫化铅)或者碱性的盐类(如钾、钠)一起融化而成的产物,属于硅酸盐系统,与陶器、瓷器是一类的。陶器自新石器时期开始,到“仰韶文化”时期已发展为彩陶,这可以说是“釉”的萌芽,等到了殷商时期,又出现了青釉器,如1965年,在河南郑州就出土了一个商代的青釉印纹尊,在它的口部以及肩部涂有薄釉外,还有深绿色厚而透明的玻璃釉五块。根据考古资料的记载,殷商时期青釉器的烧制温度已经达到1100℃—1200℃,并且已经有了耐火的坩埚。到了西周和东周时期,炉温更高一些,青釉器在烧成时温度过高而流下来形成的釉滴,经科学测试和分析,其成分恰是钾钙硅酸盐,这种釉滴已是玻璃态物质,可能就是中国最早的古玻璃。平顶山 西周晚期 应国墓地出土 料珠由于瓷釉制造工艺与玻璃制造工艺大致相同,唯一的区别就是熔炼玻璃时需要容器——耐火的坩埚。因此推断,中国古代最早的玻璃制造技术应是从青釉器的瓷釉技术演变而来的。根据考古发掘资料,在中国绝大多数的省、自治区都出土有玻璃器物,时代从西周到明清。但是为了溯源中国玻璃的起源,小编只摘录了汉代以前出土的玻璃器物(如下表)。从上表来看,出土的汉代以前的玻璃器物,有的被称作料器,有的被称作琉璃,这里要解释一下,对于出土的不透明而少光泽的玻璃饰物在考古界被称作“料器”,而对于出土的半透明的并有玻璃光泽的珠、管、壁、以及装饰建筑物的带釉陶器,则被称作“琉璃”,对于那些出土的透明且与近代制作相近的玻璃器皿才被称为玻璃。我们再根据玻璃器物出土时间的先后顺序,以及出土玻璃器物的特点来看,玻璃经历了从最初不透明、少光泽的料器小件,到半透明、有玻璃光泽的琉璃饰物,最后才到透明的玻璃器皿,其实这反映了我国古代玻璃技术和我国古代科学技术的发展进程宝鸡西周墓地出土料管串饰二、关于中国古代玻璃的发展在生产工艺方面,玻璃制作工艺与冶金技术有着密不可分的联系。在古代,制造玻璃的主要原料是石英,而石英砂的熔点为1750℃,这么高的温度在古代是达不到的。但是得益于中国古代有着非常高超技术水平的冶金技术。如在商代时期,先民们就已经懂得助熔剂的使用了,他们在铜中加入铅或锡,或者是同时加入铅、锡用以降低了铜的熔点,使铜的融化温度从1100℃降到了800℃左右,同时这也使得铜的硬度增加,因此殷商时期的先民们才得以制作出了很多精美、各种造型奇特、花纹繁复、胎体薄而均的、形体很大的青铜器。因此在制造玻璃的工艺中,先民们也在原料中加入草木灰、氧化铅和硝石等助熔剂,用以降低石英砂的熔点:如安徽亳州出土的属春秋末战国初的半透明眼珠,经科学检测和分析,是目前发现的最早的铅钡硅酸盐玻璃品;又如湖南长沙资兴属东周墓葬出土的琉璃壁、其化学成分也是铅钡硅酸盐玻璃系统;据统计,有100多座墓葬中均出土有具有中国特征的玻璃壁、珠、印、剑管等200多件,可以说,在战国中期,中国已建立起了铅钡硅酸盐玻璃业。如1965年在湖北江陵望山1号楚墓中出土的越王勾践剑格上镶嵌的2块小小的蓝色玻璃,是中国现存最古老的玻璃。越王勾践剑 玻璃镶嵌而中国现存的最早的玻璃器物中最多见的是一种镶嵌式的玻璃珠,如1976年在著名的湖北随州曾侯乙的属春秋末期的一座墓葬中就出土有100多颗镶嵌玻璃珠,因在单色玻璃珠上嵌进另外多个不同于母题颜色的玻璃,这些被嵌入的玻璃形成多个同心圆图案,乍看类似动物的眼睛,所以又被称为“蜻蜓眼”。这种镶嵌玻璃珠极为复杂,整个工艺流程全靠手工制作,不仅精致华美,而且在当时也是很名贵、稀有的物品。曾侯乙墓出土春秋时期的“蜻蜓眼”玻璃珠如西汉皇族淮南王刘安在《淮南子.览冥训》就多次提到“随侯之珠”,并与和氏璧相提并论:“譬如随侯之珠,和氏之璧,得之者贵,失之者贫”。及至汉代时,玻璃制造技术已经达到相当高的水平,出现了很多独具特色的玻璃制品。如广州西汉初年南越王墓出土了11对牌饰,均是鎏金铜框蓝色板块玻璃,玻璃厚薄一致,色泽晶莹,透明如镜,其中包含的气泡很少。经过科学检测和分析,这些蓝色玻璃就是国产的铅钡硅酸盐玻璃。当然了这还算不上真正的平板玻璃,但是这种具有高超的玻璃制作工艺,为后世的玻璃制造奠定了坚实的发展基础。广州西汉初年 南越王墓蓝色板块玻璃可见,我国的玻璃制造技术并不是自“张骞通西域”后从国外输入,而是萌芽于西周时期,并在春秋战国时期得到了较大发展,先民们采用在青铜制作技术和炼丹术中使用的氧化铅做助熔剂,制造出了独具本土特色的真正玻璃——铅钡硅酸盐玻璃。后来还采用了硝石做助熔剂而形成了钾硅酸盐玻璃,这两类玻璃发展到汉代时,制作工艺已经相当高超。并外传到了朝鲜半岛、日本、东南亚和中亚地区。
飞翔的等待
中国古代是否自行制作过玻璃,人们曾有过不同看法。过去,科技、考古、历史界曾流行一种“玻璃外来说”。后来,随着考古发掘的展开,战国时期的玻璃制品大量出土,科技工作者对这些制品用现代检测手段作了分析,为我们进一步探讨我国古代玻璃的源流及制作工艺等提供了重要依据。从化验结果来看,我国古代玻璃是铅钡玻璃,这与西方钠钙玻璃有明显区别。从出土的玻璃器形制来看,它们富有中国特色。尤其是在湖南省一些古墓中出土的大量战国、西汉时的玻璃器,在质料上大都属于铅钡玻璃,在形制上则主要是一些具有中国民族特色的礼器、印章和器皿等,并且上面有中国民族装饰特点的纹饰及图案,这令人信服地证明这种玻璃品种是我国先民独创并自行发展起来的。我们知道,铅基玻璃的基本助熔剂是PbO,PbO与石英一起熔炼,在900℃左右便可以生成玻璃。PbO可以通过焙烧铅矿石得到。我国的铅矿石主要是方铅矿(PbS),这种方铅矿常与重晶石共生。重晶石的主要成分是BaSO4。由此,将这种共生矿进行氧化焙烧,所得到的煅矿灰中除PbO外,自然也含有BaO,以它们为原料与石英一起熔炼,得到的就是铅钡玻璃。那么,这种铅钡玻璃究竟是怎么起源的呢?可以设想,这与古人冶铅的实践分不开。铅在古人生活中占有一定地位。用铅做成的胡粉在古代是一种化妆品,炼丹术也叫铅汞之术,这表明铅对于炼丹家们也至为重要。由此,古人必然很早就重视铅的冶炼。在春秋战国时期,人们是用陶质的坩埚、土釜或平敞的粘土炉子来氧化焙烧方铅矿以制取铅的,这样,当氧化铅生成后,一旦与陶质埚、釜内壁的粘土成分接触,只要器壁温度达到900℃左右,就会在埚、釜壁上生成一层铅釉。有学者曾就此做过模拟实验,结果完全证实了这一点(赵匡华,“试探中国传统玻璃的源流及炼丹术在其间的贡献”,《自然科学史研究》,1991年第2期)。由于这种釉润滑光亮,敲击脱落后很像玉石,这就给古人以启示,使他们有意识地尝试用这种铅矿煅灰与粘土或石英砂一起熔炼。摸索的结果,他们会发现,用石英砂炼制得到的成品质地润泽,光洁晶亮,这就得到了正式的原始玻璃配方。不过,用这种方法得到的玻璃因为烧制温度低,有大量气泡,且含有钡,因而透明度是比较差的。传统玻璃的进一步发展,是无钡玻璃的出现。从古人的角度来看,既然铅矿煅灰可以烧制玻璃,他们自然也会尝试用提纯后的金属铅去烧炼,这就断绝了钡的来路。这种方法炼制出的玻璃由于原料中不再含有铅矿中附有的众多杂质,因而更加光洁晶莹,更像玉石,而且熔炼温度也有所降低。传统玻璃的起源与古人的冶铅实践有关,但其发展演变则与炼丹家们的活动分不开。早在战国时期,中国的方士们就流行着“食金饮玉”可以长生的说法,所以炼丹术兴起后试炼珠玉(即玻璃)也就成为炼丹家们的活动之一。东汉王充《论衡·率性篇》说:“道人消烁五石,作五色之玉,比之真玉,光不殊别。”又说:“随侯以药作珠,精耀如真,道士之教至,知巧之意加也。”曾有人怀疑这里的烧炼五石是否意指烧炼玻璃,因为五石是否是指适于炼制玻璃的五种矿石,还不能肯定。但这些记述反映了道士们烧炼珠玉的活动,则是无疑的,而烧炼珠玉正是导致玻璃出现的直接来源,这是可以肯定的。我国古代玻璃虽然起源时间很早(考古发掘中已有西周玻璃器出土),但发展缓慢,而且长期保持自己固有的特点,这就是:表面光泽晶润,“比之真玉,光不殊别”,但透明度差,并且质地“虚脆不贞”(《汉书·西域传》颜师古注语)。这主要是由于化学成分、烧成温度这两个方面的因素决定了我国古玻璃自始至终属于低温铅钡玻璃的缘故。从主观方面来讲,古玻璃出现以后,成为炼丹术的副产品,被道士们从人工冶炼珠玉的角度出发去总结和实践,没有走上独立发展道路,更谈不上发展出一套成熟的玻璃制作技术来。由于受制作目的和技术的影响,传统玻璃制品在古代社会生活中的应用范围受到很大限制,主要局限在礼器、装饰品以及冒充珍珠、宝石的珠子、戒指等。质地的轻脆易碎以及不耐高温,使得它很少被用作饮食器。透明度差,当然也就更谈不上制作光学玻璃了。由于传统玻璃的这些局限,西方玻璃传入我国后,引起人们极大惊异,学者们视其为奇物异宝而加以记载。《汉书·西域传》记载说:“罽宾国……出珠、珊瑚、虎魄、璧流离。”罽宾国位于今阿富汗一带,璧流离指的就是玻璃。李志超认为该词对应于拉丁语vitrum,是音译加上了意译的结果。李志超并且指出:古籍中对于vitrum的译法很多,例如《梵书》中的“吠琉璃”、《酉阳杂俎》的“毗琉璃”、《一切经音义》的“髀头梨”、“颇黎”等,都是vitrum及其派生字的音译。译名的多样化,正说明这类外来品与中国土产玻璃在性状上差异很大,以致中国人不知道它们是同一类物质,因而对之赋予了多种多样的名称。因为传统玻璃制作技术的不成熟,提示我们对待古书上有关记载,要持谨慎态度。例如东晋王嘉的《拾遗记》说吴主孙亮用“琉璃”作屏,“甚薄而莹澈,使四人坐屏风内而外望之,如无隔,惟香气不通于外。”《西京杂记》说汉武帝造神物,“扉悉以白琉璃作之,光明洞澈。”这些记载,如果不是夸张之辞,那么文中的“琉璃”必然是从域外传入的玻璃,否则不会有那样好的透明效果。文献中对于西方玻璃的传入,也常有反映。《艺文类聚》卷八十四“琉璃”条,对之有多处描写。史书中对域外“火齐珠”(玻璃透镜)的记载,更是屡见不鲜。古书《梁四公记》则记述了玻璃由海路传入的具体例子:“扶南大舶从西天竺国来,卖碧颇黎镜。面广一尺五寸,重四十斤,内外皎洁。置五色物于其上,向明视之,不见其质。问其价,约钱百万贯。文帝令有司算之,倾府库当之不足。”《梁四公记》一书,著者不明,有说为沈约,也有说为张说,总之它反映的是南北朝时期的事情。不但玻璃成品,而且玻璃制作技术也传了进来。《北史·大月氏传》记载:“太武时,其国人商贩京师,自云能铸石为五色琉璃。于是采矿山中,于京师铸之,既成,光泽乃美于西方来者。乃诏为行殿,容百余人,光色映彻。观者见之,莫不惊骇,以为神明所作。自此,国中琉璃遂贱,人不复珍之。”这是说,玻璃制作技术传入以后,在中国的国土上也能造出令人叹为观止的玻璃来,从此人们对玻璃就不以为奇了。《北史》这段记载,也见于《魏书》,说的是北魏太武帝拓跋焘时代的事,大约发生于5世纪中叶。此外,两宋时的大食诸国、清代早中期的西欧传教士都曾将玻璃制作技术传入我国,对我国的玻璃制造产生了一定影响。由于国外技术的传入及工匠的努力,我国人民最终还是掌握并发展出了一套成熟的玻璃生产技术,这是毫无疑问的。
潇湘涵雪
在中国,曾出土过几千年前的玻璃瓶制品,但由于玻璃在中国的封建时代不受人们重视,以及人们偏爱于金属工艺、漆器工艺、陶瓷工艺等原因,玻璃艺术在中国几乎找不到传统的痕迹。其实早在公元前三、四世纪中国已有玻璃珠发明。到公元五世纪才有了吹制方式。清朝康熙皇帝深受西方影响,于1680年设立料器场专制玻璃,此时期的作品形式简洁,极富中国味,作品灵感大多来自于瓷器的造型,并雕刻饰以织锦般的龙纹、卷行纹及花的图样。由于玻璃不受人们的重视,在中国没有大的发展,且没有普及到人们的生活中,因此玻璃瓶制品的“惊湛技巧”依然止水不前,它的目标和兼职都在萎缩。 汉墓玻璃杯为中国最早玻璃瓶容器,国家文物局考古专家组经过18年的潜心研究,日前向外界披露:出土于徐州北洞山汉墓的玻璃杯是迄今知年代最早、发现数量最多的中国自制玻璃瓶容器,制造于公元前2世纪。江苏徐州北洞山汉墓是中国目前发现的规模巨大、墓室最多、结构最复杂的大型汉墓之一,徐州博物馆和南京大学历史考古专业师生于1986年共同发掘。在墓中发现的这批玻璃产品包括16只玻璃杯、一件玻璃兽和3块蓝色小玻璃。它们大约在公元前175年至公元前128年间被埋入地下。 专家认为,徐州北洞山汉墓出土的玻璃杯,其制造年代当不晚于公元前175年至公元前128年,比刘胜墓玻璃杯时间更早,因此应是目前已知年代最早的国产玻璃杯。在目前中国出土的古代玻璃中,有许多制品是不透明的,北洞山汉墓出土的玻璃瓶制品也一样。这批玻璃之所以不透明,并不是因为当时不会熔制透明玻璃,而是为了通过熔制得到仿玉制品。 专家们认为,洞山汉墓主人是楚王刘道。西汉时期,人们视死如生,墓葬要按照主人的生活方式布置,譬如房间、水井、粮仓等,这些玻璃瓶制品可能是主人生前所用。据了解,在徐州这批玻璃杯出土前,已知的最早国产玻璃瓶容器为河北满城的西汉刘胜墓出土的玻璃杯,其制造年代为公元前173年。
Joanrry琼
浅谈光栅玻璃在汽车上的应用
摘要随着工业技术的进步,功能、安全玻璃在汽车行业己经广泛的应用,作为高科技的玻璃产品,光栅玻璃应
用于汽车挡风玻璃,必将为玻璃行业和汽车工业带来更为广阔的生机。
Abstract Function glass(varieties of safety glass),with the development of industrial technology
has beenw
idely
in used in automobile Industrial,as High—tech glass production,Raster glass has
been in used in automobileI
ndustrial,
丽ll bring a broader 1ife in the glass industry and the automobile industry,
关键词光栅玻璃汽车玻璃挡风玻璃应用
Key words Raster glass Autoglass Windsereens Application
汽车作为一个国家工业发达程度的象征,已经过近百年的发展。而汽车玻璃的革新亦在不断变化。作为高
科技的玻璃产品,光栅玻璃应用于汽车挡风玻璃,可使夜间相向而行的汽车,在会车的时候,省去复杂的打会
车灯的步骤,避免夜闯会车时,汽车大灯造成的司机暂时性目眩,减少交通事故的发生。
1光的偏振原理
为了理解汽车安全玻璃避光的原理,我们有必要来了解一下光波的特性。我们日常生活当中所见到的光大
部分都是自然光,我们知道光波是横波,横波可以发生偏振现象。从普通光源直接发生的天然光是无数偏振光
的无规则集合,所以当我们直接观察光的时候,不可能发生光强偏于某一方向的事情.这种沿着各个方向振动
的光波的强度都相同的光叫自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向的平面内沿一
切方向振动的光。而且沿着各个方向振动的光波强度都相同,这些光都是自然光。
让太阳光或灯光通过一块用晶体薄片作成的偏振片Pl(如下图),在Pl的另-N观察,可以看到它是透明的.以
入射光线为轴旋转偏振片Pl,这时看到透射光的强度并不发生变化. 再取一块同样的偏振片P2,放在偏振片Pl的后面,通过它去观察从偏振片Pl透射过来的光,就会发现
从偏振片P1透射过来的光的强度跟两偏振片P1、P2的相对方向有关.
把晶片P1固定,以入射光线为轴旋转偏振片P2时,从P2透射过来的光的强度发生周期性的变化.
当Pl与P2的透振方向平行时,透射光的强度最大,当Pl与P2的透振方向垂直时,透射光的强度最弱
几乎等于零
其透射光的强度可由下式求得:
(式中a为偏振光的偏振方向与偏振片的偏振方向的夹角),
上式就是著名的马吕斯定律。
从马吕斯定律可以看出,线偏振光通过偏振片后,光强随入射线偏振光的振动方向和偏振片的透光轴方向
之间的夹角q的改变而改变.当a=O时,I=I。,透过偏振片的光强最大;当n--90。时,I=0,没有光透过偏
振片。
根据以上原理可知,如果在所有的汽车前挡风玻璃和车灯玻璃上镀一层偏振膜,而保持这两种偏振膜的偏
振方向互相垂直,就能达到在夜间会车时避免车灯强光透过,而眩目的目的。
2偏振片的分类形式
目前的玻璃镀膜技术已十分成熟。从最初的化学镀膜到真空蒸镀以至发展到现在的真空磁溅射镀膜。国外
很早就在玻璃镀膜的技术上开发了车灯防护产品。早在1995年,BOCCT公司取得氧化硅阻挡膜专利;德国
Leybold公司把这一技术用于汽车车灯的在线团束溅射镀膜上。而我国的玻璃镀膜技术发展比较缓慢。1990
年以后才迅速发展。根据我国目前汽车和玻璃市场的发展趋势,应该开发这种偏振膜产品(也就是车灯阻挡膜)。
上文提到的偏振片就可以用在玻璃上镀覆偏振膜的方法得到。一般较常用的偏振片种类有以下数种:
2.1反射型
当光线斜射入玻璃表面时,其反射光将被部分偏振化。利用多层玻璃的连续反射效果即可将非偏振光转为线性
偏振光。
2.2复屈折型
将两片方解石晶体接合,入射光线会被分解为两道偏振光,称为平常光与非常光。
2.3二色性微晶型
将具有二色性的微小晶体有规则地吸附排列在透明的薄片上,这是人工第~次做出偏光膜的方法。
2.4高分子二色性型
利用透光性良好的高分子薄膜,将膜内分子加以定向。再吸着具有二色性的物质,此为现今生产偏光膜最主要
的方法。这类吸收式的起偏器都是以膜(Film)或是板Ⅱ1ate
or
Sheet)的形式存在,因此,通常又称之为偏光膜
(Polarizing Film)或偏光板(Polarizmg Plate orSheet)。英文上另外一个更通俗的称呼是Polarizing Filter。
3偏振膜的发展过程
为了更好地了解偏振玻璃的功能,我们有必要再来了解一下偏振膜的发展过程和它的分类方法:
3.1偏光膜的起源
偏光膜是由美国拍立得公(Polaroid)iilJ始人兰特(Edwin H.Land)于1938年所发明。六十年后的今天,虽然
偏光膜在生产技巧和设备上有了许多的改进,但在制程的基本原理和使用的材料上仍和六十年前完全一样。因
此,在说明偏光膜的制作过程的原理之前,先简单的叙述一下兰特当时是在什么情况下褥到灵感,相信这有助
于全面了解偏光膜的制作过程。
兰特于1926年在哈佛大学念书时看了一篇由英国的一位医生Dr.Herapath在1852年发表的论文,内容提到
Dr.Herapach的一位学生Mr.Phelps曾不小心把碘掉入the solution disulfate of quinine,他发现立即就有许多小的
绿色晶体产生,Dr.Herapath于是将这些晶体放在显微镜下观察,发现当两片晶体相重叠时,其光的透过度会
随晶体相交的角度而改变,当它们是相互垂直时,光则被完全吸收;相互平行时,光可完全透过。
这些碘化合物的晶体非常小,所以在实际应用上有了很大的限制,Dr.Hempath花了将近十年的时间来研究
如何才能做出较大的偏光晶体,可是他并没有成功。因此,兰特认为这条路可能是不可行的,于是他采用了以
下的方式:
t
●兰特把大颗粒晶体研磨(ball mln)成微小晶体,并使这些小晶体悬浮在液体中。
●将一塑料片放A上述的悬浮液中,然后再放入磁场或电场中定向。
●将此塑料片从悬浮液中取出,偏光晶体就会附盖在塑料片的表面上。
●将此塑料片留在磁场或电场中,干燥后就成为偏光膜。
兰特的方法是将许多小的偏光晶体,有规则的排列好,这就相当于一个大的偏光晶体。他应用上述的方法,
在1928年成功的做出了最早问世的偏光膜J片。这种方法的缺点是费对、成本高和模糊不透明。但兰特已经
发现了制造偏光膜的几个重要因素:(1)碘(2)高分子(3)定向(Orientation)。经过不断的研究改进,兰特终于在1938年发明了到现在还在沿用的制造方法,其制法如下:首先把一张柔软富化学活性的透明塑料板(通常用PVA
浸渍在12/KI的水溶液中,几秒之内许多碘离子扩散渗入内层的PVA,微热后用人工或机械拉伸,直到数倍长
度,PVA板变长同时也变得又窄又薄,PVA分子本来是任意角度无规则性分布的,受力拉伸后就逐渐一致地偏
转于作用力的方向,附着在PVA上的碘离子也跟随着有方向性,形成了碘离子的长链。因为碘离子有很好的
起偏性,它可以吸收平行于其排列方向的光束电场分量,只让垂直方向的光束电场分量通过,利用这样的原理
就可制造偏光膜。时下最通用的偏光膜是兰特在1938年所发明的H片,一直沿用至今。
3.2偏光膜的种类及发展:
偏光膜的应用范围很广,不但能使用在LCD做为偏光材料,亦可用于太阳眼镜、防眩护目镜、摄影器材
之滤光镜、汽车头灯防眩处理及光量调整器,其它尚有偏光显微镜与特殊医疗用眼镜。为了满足轻量化及使用
容易的要求,偏光膜的选择以高分子二色性型为主,这类起偏材料的种类有四:
3.2.1金属偏光膜
将金、银、铁等金属盐吸附在高分子薄膜上,再加以还原,使棒状金属有起偏的能力,现在已不使用这种方法
生产。
3.2.2碘系偏光膜
PVA与碘分子所组成,为现今生产偏光膜最主要的方法。
3.2.3染料系偏光膜
将具有二色性的有机染料吸着在PVA上,并加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。
3.2.4聚乙烯偏光膜
用酸为触媒,将PVA脱水,使PVA分子中含一定量乙烯结构,再加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。
通过以上的介绍,我们可知,一直以来偏光膜均是将具有二色性的有机染料涂覆在聚乙稀醇上进行拉伸定
向而成。在玻璃工业飞速发展的今天,我们能否借助在线沉积镀膜技术生产出玻璃偏振产品,这有待于玻璃行
业的科技工作者的进一步研究,相信在不久的将来,必将有更多更好的技术面世,为推动我国的汽车工业和玻
璃工业的发展做出贡献。
参考文献
1.张三慧编《大学物理学》第2版,清华大学出版社
2.黄士萍编《玻璃与玻璃制品生产加工技术及质量检验标准规范实务全书》2003年版,三秦出版社
3.鲁云编《先进复合材料》,机械工业出版社
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