来源时间为：2022-12-03
玻璃在现代生活中得到了广泛应用，窗户上的玻璃、手机上的屏幕、形形色色的镜片……鲜为人知的是，玻璃是一种4000多年前就已出现的古老材料。今天，在现代高新技术的加持下，科学家们还不断在玻璃身上做文章，让这种古老材料发挥更大的作用。
会变魔术的玻璃
平时我们常见到的玻璃窗户是透明的，但你也许曾在酒店里或飞机上看到过这样的玻璃：原本是透明的，按下按钮，玻璃马上变得雾蒙蒙一片，遮挡了视线。这是怎么做到的？
玻璃变色的奥秘在于液晶，顾名思义，液晶指的是长得像液体的固态晶体，其组成分子十分灵活，只需要施加很小的力就会离开原位。比如给液晶分子通电，它能在电力的作用下移动，当撤走施加于液晶的电场时，液晶分子又能迅速地恢复到原来未加电场时的状态。人们将液晶填充在两层玻璃中间，在自然状态下，液晶分子是随机排列的，这时光线照到玻璃上会发生散射，就像磨砂玻璃一样，让人们看不清玻璃内的东西;通电时，液晶分子变为有规则定向排列，使光线能够正常通过，这时玻璃就是透明状态了。
运用相似的方法，科学家还能将玻璃制成“电视”，让玻璃投射出五彩斑斓的图像，日本松下电器公司就制出了这样一款能播放电视节目的智能玻璃。在薄薄的两片玻璃之间，科研人员加入了至少四层物质：透明导电层、离子存储层、电解质层和电致变色层，有了这些东西，才能实现通电时呈现图像。玻璃的导电层加上电压之后，离子存储层释放出离子，电解质层将电子阻挡在外，只让离子通过。离子进入电致变色层，与其中的物质结合发生化学反应，使玻璃呈现特定的颜色。电压的大小会影响进入电致变色层离子的多少，通过控制电压的大小就可以实现对颜色深浅的调节。断电后，离子回到离子存储层，玻璃又恢复到初始的状态。
现在我们虽然很少见到智能玻璃电视，但是如今大受时尚人士青睐的智能美妆镜在进行日期时间和各项肌肤指数等数据的显影功能时也运用了相同的原理，“魔镜”走入了越来越多的家庭。
用玻璃帮忙发电
我们无数次幻想过这样的美妙场景：将窗户制成太阳能电池，白天充电，夜晚用电，一举解决资源枯竭的难题。可是，窗户早已出现，太阳能电池也在不断发展，两者却始终没能合二为一，究其原因——两者的功能从根本上就在“打架”，窗户是透明的，负责让阳光透射到房间中，太阳能电池却是深色的，将更多阳光吸入其中。如果将深色电池板作为窗户，人们就只能居住在黑黢黢的房子里了。
为了解决这个矛盾，科学家们想了许多办法，最近，韩国的科学家想了一个新方法，造出了一款透明的太阳能电池。为了更多地吸收太阳光，此前的太阳能电池常选用不透明的材料来作为半导体层，而韩国电气工程师金仲东这次选择了两种可以透光的半导体材料——二氧化钛和氧化镍。
金仲东制备的太阳能电池由玻璃基质和金属氧化物电极组成，上覆半导体薄层(先是二氧化钛，然后是氧化镍)，最后是银纳米线涂层，作为电池中的另一个电极。他进行了多次测试，结果相当不错，因为虽然只利用了阳光中的紫外线，这款太阳能电池的能量转化效率也达到了2.1，与传统太阳能电池刚面世时效率相当。电池的反应也很灵敏，并能在低光照条件下工作。
玻璃还出现在另一款电池中：锂玻璃电池。我们现在使用的锂电池内部充斥着液态电解质，电解液负责在电池的正负极之间运输锂离子以形成电流。锂电池之所以易燃易爆，与使用电解液有一定关系：如果电池充电过快，锂离子会从电解液中结晶析出，引发短路乃至起火和爆炸;如果锂电池放在阳光下暴晒，电解液的温度急剧升高，溶液中发生副反应、氧化分解、产生气体或燃烧爆炸的可能性都会增加。如果将电解质换成固体，这些安全隐患发生的可能性就会大大降低，玻璃就是这样一款新型电解质。
2015年，美国物理学家、“锂电之父”约翰·古迪纳夫开始研究锂玻璃电池。他用固体玻璃取代了液态电解质，由于玻璃分子的排列方式像液体一样无序，活性碱金属(如锂或钠)可以掺杂到玻璃分子之间，作为电池的电解质。锂玻璃电池不仅比传统锂电池更安全，使用掺杂法制成的电池也具有更大的空间来存储能量，因此它的储能能力也更强，可达到同类传统锂电池的3倍。如果将它配置在电动汽车上，将大大增加汽车里程，还能减少充电时间。
将玻璃载入人体
你能否想象用玻璃作为人体的骨骼和皮肤？如果你将一块普通玻璃植入人体，不仅会感到疼痛难忍，还会因为排异反应生病，但是生物玻璃却可以完美适配人体。
所谓生物玻璃，是指能实现特定的生物、生理功能的玻璃。生物玻璃是美国佛罗里达大学的科学家拉里·亨斯特于1969年发明的，其制法与工业玻璃类似，在1400℃左右高温下将氧化钠、氧化钙和氧化硅等矿物材料熔融，均化后浇注成形即可制得。
生物玻璃之所以能当骨骼，是因为它的配料成分是仿生的。当生物玻璃进入人体，在体液的作用下，钠、钙等活性大的离子首先溶出，剩余材料反应形成一种叫做碳酸羟基磷灰石的新物质，这种物质就是人和动物的骨头的主要成分，能与骨组织直接结合，起到修复骨组织、恢复其功能的作用。
因此，科学家会将生物玻璃制成支架植入骨骼缺损处，等到骨骼长好后，这个支架会逐步降解，仅留下新软骨组织。现在，粉状的生物玻璃还被用于牙膏中，刷牙时，生物玻璃释放出的磷酸钙离子具有刺激牙齿再生的作用。
生物玻璃还能制造人造皮肤，加速伤口愈合。当生物玻璃皮肤缝合在皮肤破损处时，会释放出促创伤愈合因子分泌的硅离子。细胞在促创伤愈合因子的刺激下加速生长和分裂，并聚集于碳酸羟基磷灰石形成的胶结层上，使新生组织更快速地覆盖在整个创面上，伤口很快就愈合了。
多么不可思议，像玻璃这样传统而古老的材料竟然还有许多用途尚未被人类发现或应用，这个世界上又还有多少奥秘正等着人类去探索呢？
