前 言

高技术发展不仅要求制造方法先进，而且要求与其配套的设备高性能化，但作为最基本重要的还是具有卓越功能的尖端材料。假如把尖端材料应具有的功能进行分类的话，可分为光、电磁、热、机械、化学、生物等各种功能领域，而对新型玻璃来说是具有各种功能的优越材料，并深信今后将有更加优越的新型玻璃问世。

新型玻璃可定义为对各领域高技术材料有用的高功能、高性能化的玻璃。为了认识和掌握新型玻璃技术，不仅要熟悉了解玻璃状态，而且也要熟悉了解非结晶（无定形）状态物质以及经过这些状态采用结晶化制造的功能性结晶化玻璃。然而像这些物质，非结晶质半导体、金属玻璃、无定形的碳、有机高分子等物质，由于分别属于大的材料领域内使用，这里不采用。因此在化学组成上局限于氧化物、卤化物、硫族（硫、硒、碲三元素总称）化合物。就材料的形状来说，包含了块状、纤维、膜、多孔体、粉末状等。新型玻璃虽然大多数是无孔体，但多孔体的新型玻璃也非常重要。

玻璃因为本身是透明的，因此可制作成非常光滑的表面，化学组成也可进行各种各样的变化，而且通过热处理和离子交换那样的加工可变为具有新特性材料，因此可制作多种多样的新型玻璃。人们不会忘记1970年开始，由于认识了新材料的重要性，对具有功能的新材料提出了更高要求，因而促进了新型玻璃的诞生。深信今后一定会由电子学向光电子学、光学时代方向转移。为此需要有像非线形光学特性那样的高级材料，为了满足这个要求应该开发新型玻璃成为非常重要的课题。

新型玻璃的发展

1954年但顿（Denton）等人发表了使玻璃研究专家们震惊的氧化物半导体玻璃，包含了大量过渡金属氧化物，是把过去氧化物玻璃里的金属离子用别的金属离子代换，成为新组成的氧化物玻璃。在这种场合，作为形成玻璃的氧化物SiO₂的代替上虽然使用了P₂O₅和B₂O₃，但是仍然停留在氧化物范畴。

对于在化学组成方面的新型玻璃大的飞跃，可以说是由氧化物玻璃中的氧用氧以外的阴性元素代换开始的。在本世纪60年代，氧的替代方面采用S，Se Te硫族玻璃，显示了电子传导及显著的光传导，这点众所周知，之后通过重金属氟化物玻璃的发现（1974）、超离子传导玻璃的创造（80年代）、氧氮化玻璃的发展（80年代）确认了阴离子的组成设计是非常重要的。

另外，新型玻璃的展开，不仅为新组成的设计，而且为新玻璃的合成法（制造法）和加工法的适用化方面大大地推进了一步。就合成法来说，有气相法及称作为溶胶 - 凝胶法的低温液相合成法。至于加工法，玻璃的分相、结晶化、离子交换等可应用在新型玻璃的制造方面。

新型玻璃的种类和应用

新型玻璃的主要种类及其应用如表1所示。表中把新型玻璃分为具有六种功能领域的类型。光功能领域是大多数新型玻璃所具有的，这是因为玻璃本来具有能使紫外、可见、红外领域的大部分或者一部分光透过能力的缘故。

光功能玻璃

能极端提高玻璃透明性的是通信用的光纤维。除了光纤维之外也有使用于用红外光反射信号和能量传递、激光手术刀及激光加工用的激光光传递方面的制品。激光玻璃是含有Nd成分的玻璃，可利用在激光核聚变（核合成）上。光存储是含Te-O或者硒化物的玻璃，利用激光的光照射反射系数改变用于光存储。具有光色性、音响光学效果、法拉弟旋光等功能的新型玻璃，由于可利用在光变换、光变调及光偏向上，因此今后随着由电子学向光电子学和光学方向的技术转移，深信其重要性一定会日益提高。

能利用在高逨光变换和保持相位光偏向方面的非线形光学功能是现在应用相当广泛、活跃、令人注视的新功能，对于玻璃来说具有这高级的非线形光学功能，因此在该领域内新型玻璃也是令人注视。

光选择透过及反射玻璃由于在玻璃上施加严格控制厚度的薄膜，因此可利用在太阳光的遮断、颜色滤光器等方面。进行反射防止处理后的无反射玻璃，可用于激光的光学系统杀伤值提高，或者用玻璃板保护图像使其便于观察的方面。

为了把光磁盘（记忆装置）的尺寸保持原来那样小，而记忆容量大大地增大，把元件做小非常有必要，为此基片必须极端光滑，用于基片上的元件也具有同样的要求，新型玻璃作为超光滑的基片是可适用的。

电磁功能玻璃

硫族（硫、硒、碲三元素的总称）玻璃，虽然也可成为光存储玻璃，但是它具有光传导特性，一旦光变为电信号光还可再生，因此可作为电视显像管的受光元件使用，由于这个原因，可用作As-Se-Te系统的玻璃蒸镀膜。Ag或者Li离子参与电传导，含有该离子传导玻璃在25°C、达到10^-2~10^-3s. cm^-1，显示了高的离子传导度，因此称作为超离子传导玻璃，可成为固体电池的组成材料，在超离子传导玻璃方面，例如有Agl-Ag₂O-P₂O₅系统的玻璃。在电磁功能新型玻璃方面，除了该种玻璃外，也有采用改变电信号的弹性波通过玻璃中再生推迟数千万分之一秒信号、对电视及电视图像明显有用的延迟线玻璃。另外，还有增加电压会产生着色，改变电压方向会褪色的WO₃涂层膜的电色性显示器用的玻璃。

热功能玻璃

由于膨胀系数在5×10^-7以上，因此能耐急热急冷而不破裂的TiO₂-SiO₂系统的低膨胀耐热玻璃可称得上具有热功能的新型玻璃。与此相反，在300~400°C的低温下产生软化，可利用于玻璃与金属与电子材料部件封着及粘接方面的有含铅量的低融点玻璃。

机械功能玻璃

玻璃是脆性及容易破碎的典型材料，但通过组成的选择、复合化、或者结晶化可制造出在机械方面具有特殊优越特性的新型玻璃。在玻璃中添加氮，可制造出具有高弹性率、坚固的氧氮化玻璃，再有，玻璃或者结晶化玻璃通过与耐热陶瓷纸复合、在数百度～1200°C的高温条件下烧成，可制造出弯曲强度和断裂韧性相当高的材料。玻璃和陶瓷都是脆性材料、机械加工当然非常困难，但是通过把氟金云母组成的玻璃使其结晶化，可制作在通常情况下能切削、机械加工的云母结晶化玻璃。

化学功能玻璃

就具有高度化学功能的玻璃来说，例如SiO₂系统多孔质玻璃是采用硼硅酸盐玻璃的分相方法或者溶胶 - 凝胶方法制得。这些玻璃的多孔质，在800°C高温、10大气压的高压条件下使化学反应生成物分离，可用于常温情况下的排水净化方面。因为玻璃是由无机物组成的，所以能够耐高温，在机械方面的性能也很稳定（不容易变形），因此可用于有机物膜不能使用的地方。另外还可作为酵素和载体催化剂的载流子使用在细孔表面上。玻璃具有溶解各种成分使其固化的能力，为了利用这个特性并使高能级放射性废弃物固化，目前正在研究化学功能性玻璃。

生物功能玻璃

在生物材料方面也有优越功能的新型玻璃。与生物体具有亲和性、不损害生物体组织的生物功能新型玻璃可作为人造骨、人造牙齿应用。这是含有CaO和P₂O₅成分的结晶化玻璃，例如MgO-CaO-SiO₂-P₂O₅系统结晶化玻璃^17）作为与骨直接牢固结合的高强度材料可期待。

结束语

目前正处在由电子学为主经过光电子学向以光为主的光学时代转移的时期，深信具有优越功能性的新型玻璃将成为更加重要的材料所期待。

1960年，在新型玻璃研究学会刚刚创立的时候，高温超导体没有被发现。另外，非线形光学材料在结构上还没有探讨、研究。之后，通过溶胶 - 凝胶法高温超导体的制造、高温超导体组成玻璃发现及非线形光学材料结构研究的开始，开发了许多完全新型的玻璃，深信今后一定也会制造出更多、更珍贵、重要的新型玻璃，为人类社会造福。

[セラミックス ，1991年No.6]