稀土元素(下)
带着玻璃跳舞 钪、镧、铈、镨、铕、铽、铒、铥


文章出自:博物 2009年第11期 作者: 丛恒将 

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但凡是稀土元素,多少都和高科技沾点边儿,除却上期提到的那些稀土金属外,以镧为首的另外一群稀土金属在玻璃工业上赫赫有名,而且经常被用来制造各种高级玻璃,正因为有了它们,玻璃才变得多姿多色,而且物理性质也悄然发生着变化。

玻璃——二氧化硅,是金属们展现自己业余才艺的舞台。俗话说,“有了什么样的金属离子,就有了什么样的玻璃”。于是加入了锰离子,玻璃变成典雅的淡紫;渗入钴离子,玻璃呈现忧郁的深蓝;掺杂铁离子,玻璃化为活泼的翠绿……但这仅仅是外貌上的改变,只有稀土家族的人才真正让玻璃“变心”。

大红大紫都不怕
铈玻璃现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线,还可降低车内温度,从而节约空调用电。从1997年起,日本汽车玻璃全加入氧化铈,1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨,而在美国的消耗也有约1000多吨。

镧,是集体宿舍的老大,在周期表这间屋子里的元素统称为镧系元素。既然是老大就要有老大的作派,早在上世纪30年代,当把镧加入到光学玻璃后,人们发现玻璃的折射率提高了,于是把这种具有特殊光学特性的玻璃叫做“镧玻璃”。拥有高折射率的镧玻璃以前是光学界的宠儿,在几十年前,摄影镜头中加上几片高折射率的镧玻璃,成像就会大大改善,如今光学领域上的风头都被新一代光学玻璃占尽,镧玻璃只能吹嘘年轻时代的勇猛了。

薄的时尚
在光学玻璃中加入稀土金属镧,就可以提高玻璃的折射率,镜片就可以做得更轻薄。比如我们的超薄眼镜片,便宜的超薄镜片用人工树脂,高档的玻璃超薄镜片就要用到稀土玻璃了。
保护眼睛
镨玻璃和钕玻璃可以吸收紫外线和明亮的黄色光,制造的护目镜用于电焊和玻璃制造工业。
好镜头,用稀土
早期的相机,只有高档相机才使用了当时特殊的“镧玻璃”。不过在上世纪50年代后,随着镧玻璃的普及,是否使用镧玻璃已经不能成为高档镜头的标志了。

同样作为稀土元素,把铈加入到玻璃中就有截然不同的效果,铈玻璃既吸收紫外线,让人免于紫外线的伤害;又能防红外线,可将夏日的滚滚热流截于门外。与之作用类似的是加入氧化镨和氧化钕的玻璃,它们用来制造护目镜。这是由于电焊工和玻璃工都会受到高亮光线的刺激,这些亮光中最有害的是紫外线和黄色光——紫外线杀人于无形,眼镜对黄绿色光最敏感。这两种玻璃主要吸收的是紫外线和钠黄光,正好用来保护眼睛。

更加玄妙的事情还有很多,比如加了钪的玻璃用来制作红外光纤,用这种玻璃做的光纤可以在传导光线时把损耗降低;加入铽的玻璃会改变光的偏振方向……稀土元素已经独步光学玻璃领域近百年了。

责任编辑 / 张超 

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