材料不基礎 | 超低膨脹微晶玻璃基礎,功能就不基礎
近日,“xx基礎,xx就不基礎”的句式在社交平臺走紅,常用于調侃某些事物表面簡單,背后卻大有文章的“反差萌”現象。下面,我們一起來揭秘讓“基礎”的材料變得“不基礎”的秘訣吧。

從地面到太空,從實驗室到家居生活,有一種看似普通的材料正以近乎零膨脹的特性,重塑著我們對于材料穩定性的認知。在材料科學領域,有一種神奇的材料,雖然名字聽起來平平無奇,卻能夠在極寒與極熱的環境中保持近乎零變形,它就是超低膨脹微晶玻璃。
材料基礎:微觀世界的精密設計
超低膨脹微晶玻璃,又稱玻璃陶瓷,是由特定組成的基礎玻璃經過精密控制的熱處理后,在母體玻璃中析出大量微小晶體而形成的復合材料。它內部既有玻璃相,又有特定微晶相,完美結合了玻璃和陶瓷的雙重優點。

卓越性能:超越常規的穩定之力
近乎零膨脹的特性是這種材料最引人注目的特點。在0-50℃溫度范圍內,其熱膨脹系數幾乎可以忽略不計。這一特性使得它在極寒和極熱環境中基本不開裂、不變形,成為變溫環境下尺寸穩定性最好的材料。

此外,它還具有優異的機械強度和化學穩定性。卓越的化學穩定性讓它在惡劣環境下依然能保持完好。實驗表明,超低膨脹微晶玻璃置于0.5mol/L的硝酸中,腐蝕1mm需要的時間超過100年,可見其“不眠不休”服役百余年不在話下。
通過精確配比和工藝控制,形成了獨特的微觀結構:晶體尺寸僅為30-60nm,比頭發絲還要細上千倍,而這些微小晶體所占體積高達70%以上。正是這種納米級的精密設計,賦予了材料超凡的穩定性。

國內方面,晶體院在國家863計劃等項目的支持下,打破了國外技術壟斷,2024年成功制備出國內最大尺寸2.2m微晶玻璃,有力解決了關鍵材料“卡脖子”問題,其產品性能已達到國際先進水平。

目前晶體院已建立起國內最大的7.5噸超低膨脹微晶材料池窯,并實現直徑2m超低膨脹微晶材料的批量化生產及銷售。產品主要用于航空、航天、衛星、高能激光、天文及精密光學等領域。
超低膨脹微晶玻璃的價值不僅在于其本身的優異性能,更在于它如何將普通的鋰、鋁、硅等元素,通過精密的結構設計,轉變為能夠支撐太空探索、精密制造和日常生活的關鍵材料。從地面到太空,它正以其獨特的穩定性,悄然改變著我們的世界。