丁林锋

东华大学材料学院青年教师

德国美因茨大学和肖特集团联合培养博士

2022年是联合国国际玻璃年，也是联合国首次以单一材料命名一个年份，充分说明玻璃这种历久弥新的材料对人类文明的意义。

玻璃（glass）一词最早来源于拉丁语gl?sum，用于指代有光泽和透明的材料。物以稀为贵，早期人类文明对玻璃这种近乎透明、有光泽，又能在大自然长期稳定存在的材料认可度非常高。来自埃及的琉璃石珠可以追溯到公元前12 000年。从埃及法老墓出土的几件文物展示了五彩斑斓的精美玻璃镶嵌作品。我国的国宝级文物，春秋晚期的越王勾践剑正面镶嵌的也是一枚蓝色的玻璃。到了中世纪，玻璃的制备技术已经被人们掌握，在欧洲大陆的许多教堂中都开始出现绚丽的彩色玻璃窗户。进入近现代，人们不断将基础科学应用于玻璃研究中，玻璃的更多特性得到了开发，新的玻璃产品也喷涌而出。玻璃光纤的发明使人类进入了信息化的时代，人们的生活及行为方式也被大大改变。现在，玻璃已经被应用于容器、光学器件、信息通讯、消费电子、绝缘保温材料以及手工艺术品等，成为人类生活不可或缺的材料。

那么，到底什么是玻璃呢？国际权威专家巴西圣卡洛斯联邦大学埃德加 · 扎诺托（Edgar Zanotto）教授和美国宾夕法尼亚州立大学约翰 · 毛罗（John Mauro）教授于2017年共同提出了玻璃的专业定义：“玻璃是有一种具有玻璃化转变现象，非平衡态、非晶态、凝聚态的物质。玻璃的结构与其过冷液体相似，而且会自发地向过冷液体状态弛豫。玻璃在无限时间范围的最终使命是析晶。”故而，玻璃这种见证人类文明的材料可能比我们想象中的范围更加广泛。目前95%以上的玻璃产品由氧化物成分组成，其中占比最大的是硅酸盐玻璃。所以，我们在使用“玻璃”一词时，通常会指氧化物玻璃。在过去的几十年里，大量非氧化物玻璃的制品也被开发，比如硫系玻璃、金属玻璃等，在信息技术和医疗保健等领域发挥着重要的作用。值得一提的是，2015年，当今玻璃科学与技术领域权威专家、丹麦奥尔堡大学岳远征教授联合剑桥大学团队，开发了一种全新的金属有机框架（MOF）玻璃，开创了全新的玻璃体系，也拓展了玻璃在更多应用场景的可能性。玻璃这种古老的材料依然焕发着惊人的生命力。

由于联合国国际玻璃年的宣传，今年又听到了很多人在讨论一个很有意思的话题：欧洲古教堂的窗玻璃底端比上端厚的原因是不是因为玻璃在经历几百上千年的时间（受重力影响）后发生内部的流动？也有科普博主大肆宣传并认同这个观点。然而，其答案已经被多篇学术论文证否。根据美国麻省理工学院胡崛隽教授的计算，教堂窗玻璃因自身重力作用而发生10%的形变所需的时间远超一百万年。古建筑玻璃底部比上端厚的主要原因是受限于当时的玻璃制备技术。当时制备的平板玻璃通常并不均匀，厚的一端放置于底部在力学上具有更高的稳定性。

诺贝尔物理学奖得主菲利普 · 安德森（Philip Anderson）教授曾经感慨：玻璃的本质和玻璃转变可能是固体理论中最深奥和最有趣的未解之谜。目前，关于玻璃的科学研究还在不断深入和细化，相关理论及应用研究也正在进行更为深刻的拓展，如中国科学院上海光学精密机械研究所胡丽丽研究员团队开发的钕玻璃及铁磷酸盐玻璃已经分别应用于“神光”系列激光器装置及核废料处理等领域。相信在科研人员的不断探索下，玻璃将持续对人类的生活和生产实践带来深远的影响。