大多数无机玻璃都可以通过适当的高温热处理从非晶态转变为晶态，这个过程称为反玻璃化（晶化），而通过控制结晶过程可以得到晶粒细小的多晶材料，通常将这种材料称为玻璃陶瓷。玻璃陶瓷还有一个别名——微晶玻璃，其制备通常需要加入形核剂来促进晶化，这就跟一般的玻璃在制造过程中并不希望其表面发生自发晶化恰恰相反！玻璃陶瓷往往包含有残留的玻璃相、一种或多种晶体相。玻璃陶瓷的结晶度在0.5%到99.5%之间变化，但更常见的是在30%到70%之间变化。玻璃陶瓷的结晶度是可控的，这就意味着我们可以通过不同的工艺制得一系列具有不同性质的玻璃陶瓷或者根据需要的性质来设计玻璃陶瓷的结构及其实现工艺。

    和一般烧结得到的陶瓷不同，玻璃陶瓷天生就没有气孔，但在有些情况下，气孔或气泡也会在晶化后期出现。玻璃陶瓷有4个优点：（1）能通过任何一种玻璃成型技术实现大量生产；（2）可以针对某个特殊应用来设计玻璃陶瓷的纳米或微观结构；（3）几乎没有气孔；（4）具有许多优良性质，比如热膨胀系数低（根据需要可以使热膨胀系数为零）、机械强度和热导率较高等，并且可以对一系列所需要的性质进行组合（例如有的玻璃陶瓷厨具同时具有低热膨胀系数和透明性质，有的牙科用玻璃陶瓷材料同时具有高强度、高韧度、半透明、生物相容性和化学稳定性等性质）。 这类材料最吸引人的特点可能就是它比较容易制造，传统的玻璃成型技术能非常便捷地应用到无孔玻璃陶瓷制品的大规模生产中。
 

玻璃陶瓷制品
 

    玻璃陶瓷的制备一般需要经过两个步骤。第一步是通过常规的玻璃制造过程形成玻璃，第二步是玻璃的成形、冷却以及将其重新加热到玻璃化转变温度以上（根据需要第二步有时还会进行重复），大多数情况下会在玻璃组成中加入贵金属、氟化物、ZrO、TiO2、P2O5、Cr2O3或Fe2O3等形核剂来促进成核，使得制品的内部在这个热处理过程中发生部分晶化。此外，还有两个不太常用的方法，一个是在在粘滞性熔体的冷却过程中诱导和控制内部晶化，另一个是使玻璃颗粒压块同时进行烧结和晶化。

    而谈到玻璃陶瓷的发现或发明，那可真是个意外！1953年，康宁公司的一位年轻研究员Stookey将一片沉积有银颗粒的二硅酸锂玻璃放在600℃的炉子中进行退火，并打算获得一张永久性的照片，可是他一不小心将玻璃加热到了900℃，本以为玻璃已经融化并损坏了炉子，然而令Stookey吃惊的是出现在他面前的是一块没有改变形状的白色材料，他随手将它扔到了地板上，更令他吃惊的是这块白色材料并没有破碎，而如果是玻璃早就被“五马分尸”了。这就是世界上第一块玻璃陶瓷——Fotoceram！此后，来自世界各地高校、研究所和公司的相关论文和专利就源源不断涌现出来。

    第一款商业用的玻璃陶瓷是在20世纪50年代后期被开发出来的，并用作飞机和火箭的雷达罩，此种用途的玻璃陶瓷必须要有能经受雨水侵蚀和重返大气层等极端条件考验的性质，比如均一性、低介电常数、低热膨胀系数、低介电损耗、高机械强度和高抗磨能力。商业上最重要的玻璃陶瓷体系是掺杂有CaO、MgO、ZnO、BaO、P2O5、Na2O或K2O的Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）体系，最常用的形核剂是ZrO2和TiO2，最主要的结晶相是具有高度非均一性和负热膨胀系数的β-SiO2。LAS体系玻璃陶瓷可以经受800℃到1000℃之间反复的温度骤变。LAS玻璃陶瓷起初是用于镜子和天文望远镜镜架，现在已经进入家用市场，比如炉灶、炊具、烘焙用具，此外，还用在投影仪反射器上。

    经过大约60年的发展，玻璃陶瓷的应用更加多元化，已经出现的有可机加工陶瓷、建筑材料玻璃陶瓷、高强玻璃陶瓷、牙科用玻璃陶瓷、生物活性玻璃陶瓷、电导和绝缘玻璃陶瓷、透明玻璃陶瓷和玻璃陶瓷盔甲等。

责任编辑：李玲珊

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