[科普中国]-维柯玻璃

维柯玻璃为一种含硼高硅氧玻璃，是一种耐火石英玻璃。

高硅氧玻璃高硅氧玻璃是含二氧化硅（SiO2）高达96%以上的玻璃又称96玻璃。1934年美国康宁公司研究人员在研究硼硅玻璃分相时发明了高硅氧玻璃，并于1939年以Vycor的商品名称出售。由钠硼硅酸盐玻璃经分相、酸处理、干燥和烧结制得。性能和组成接近石英玻璃。具有耐高温、化学稳定性好、热膨胀系数低、透紫外线等优点。1

基础玻璃成分的选择基础玻璃成分对玻璃分相有重要意义。选择成分时主要应考虑如下四点。

（1）要在较低的温度、较短的时间内完全分相。

（2）要在分相后能生成二氧化硅相的连续骨架结构，而不能生成弧岛形球状结构。这是由于弧岛形球

状结构中Na2O-B2O3相被SiO2相所包围，用酸液很难将其浸出。

(3)分相后各项的富集区不能过大，一般应在20埃-60埃左右。过大则烧结困难，过小则Na2O-B2O3相不易被酸液浸出。

(4)B2O3和Na2O的含量应较低，否则烧结时收缩过大易于损坏。

熔化及成形中的问题这种基础玻璃在熔化时，会遇到硼硅酸盐玻璃常见的B2O3挥发问题。为制成与要求成分相同的玻璃，必须根据试验测出挥发量，在配料时增加B2O3的量。但在工作池中B2O3的挥发会造成制品中出现条纹，从而使其分相不均匀，因此要采取措施除去玻璃液表面因B2O3挥发而造成的变质层，并控制气氛。即使这样，在制品成形过程中，制品表面的B2O3挥发也会使其表面层含SiO2量较高，因而使浸酸困难。此时应将制品用氢氟酸处理，以除去表面的高SiO2层，这就可以大大加快浸酸速度。

热处理和酸处理热处理温度在玻璃的转化点和软化点之间，一般为500-700℃。温度过低分相缓慢，温度过高制品会析晶或变形。热处理时考虑到以后酸处理时破损少，对不同壁厚的产品要采用不同的处理方法。厚度较大的产品要用高温快速热处理，厚度较小的产品应采用低温慢速热处理。

酸处理时酸的最大浓度为3NHCl和5NH2SO4。酸处理的时间与制品厚度、温度、酸浓度都有关系，一般认为控制在一天浸出一毫米厚度内的Na2O-B2O3相比较好。

酸处理时，由于已处理部分和内部尚未被处理部分之间会产生应力，因而造成产品破损。所以要从调节基础玻璃组成、改变制品形状及厚度、调整热处理和酸处理工艺等方面作大量的研究，以减少酸处理的破损。

为了制得纯度较高的高硅氧玻璃可采用NH4Cl中和酸液，再用清水洗净，而后再用反复酸洗方法处理，以使酸洗完全。为使残留的B2O3尽可能少，可在烧结时通入水蒸气。这样制成的高硅氧玻璃SiO2成分可达98%以上，退火温度可提高到1130℃。

烧结在烧结中特别应注意之点是多孔高硅氧玻璃的比表面积大(可达80-300米2/克)，因此表面会吸附大量的水，这就要求在100-200℃水分蒸发时十分注意，以防水分剧烈汽化使制品损坏。在其他温度下可较快升温。升到1000-1100℃保温一段时间后，烧结就可完成。此时制成的是完全没有气泡的透明的高硅氧玻璃制品。但其体积比原来的基础玻璃制品缩小20-40%，这一点在开始制作时就要考虑到，以使最终制品符合尺寸要求。

性能及用途高硅氧玻璃的热膨胀系数稍大于石英玻璃，为8 x 10-7/℃。因而其抗热冲击性能可达800℃，经常使用温度为900℃，短时间最高使用温度可达1200℃。其抗化学侵蚀性、机械强度等性能也与石英玻璃相似。但其大量生产时，价格比石英玻璃低。因而可代替石英玻璃制作耐热器皿、复杂形状的仪器、冶炼铀的器皿、高压水银灯管和溴钨灯管。

用各种金属盐类处理多孔高硅氧玻璃，再行烧结，可制成各种颜色的高硅氧玻璃用作滤色片。

高硅氧玻璃烧结之前为多孔性硅氧，具有非常细小的孔，其直径仅有20-100埃，其比表面积可达80-300米2/克。由于气孔是连通的，气体和液体可以渗透。其渗透速度为：水0.00065、丙酮0.0018，氧4.0、氢19.0(单位：毫升/厘米3·小时·大气压)。利用这种性质可用作吸湿剂、吸收剂、催化剂载体、细菌过滤器、气体及液体分离器以及制成超导体的载体等。2

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学