前言
从2002年本书第一版出版以来,微晶玻璃材料的研究和开发进行得如火如荼,取得了很大的进展,本书第二版的目的就是把这些新内容加进来。2002年以来,微晶玻璃发展迅速,且表现出了特殊的光学性能或突出的力学特征比如高强度和高韧性。在这一版中,强调在特定的材料系统中通过控制析晶和晶化来讨论这些发展趋势。基于这一点,本书中的晶相形成反应机理可以让读者对无机固体化学有更深入的理解。为了清晰地展现它们的工作原理,作者同时用多种分析方法,对这些晶相的形成过程进行了很多研究,得到了很多晶相形成与初级玻璃相密切相关的重要记录。通过他们的研究介绍了这些材料特殊的性能和应用。因为其特殊的光学特性和生物活性,书中特别关注微晶玻璃材料在牙科上的应用。同时,也报道了新的含有微晶玻璃和高强度聚晶陶瓷的复合材料,它可以作为新的生物活性材料用于取代人体骨骼。
就像第一版一样,本书的第二版是两位作者亲密合作的结晶。在各自写作时,他们也相互从不同角度热烈讨论相的形成、特性和应用的发展。
W.Hland特别感谢下列人员对本书的学术讨论：R.Nesper、F.Krumeich、M.Wrle 他们都来自瑞士科技联合院,苏黎世,瑞士；E.Apel、.Ritzberger、V.M.Rheinberger Ivoclar Vivadent AG公司,列支敦士登；R.Brow 密苏里大学,美国；M.Hland NTB布赫斯应用科技学院,瑞士；A.Sakamoto 日本电子玻璃有限公司,日本；J.Deubener 克劳斯塔尔科技大学,德国和R.Mller 材料研究和测试联合院,柏林,德国。感谢S.Fuchs 南非的翻译工作。特别感谢C.Ritzberger在本书第二版编辑过程中的经验指导。
G.H.Beall感谢L.R.Pinckney 无微不至的帮助, 同时感谢D.L.Morse、M.K.Badrinarayan和I.A.Cornejo对康宁公司微晶玻璃研究工作的支持。
我们两位对A.Hland 乌得勒支大学,荷兰表示谢意,感谢他为第二版准备的图片。
W.Hland
G.H.Beall
沙恩,列支敦士登
康宁,纽约,美国
2012年4月
第一版前言
现代科学和技术不断要求具有特殊性能的新材料来实现令人激动的创新。这些发展集中在科技制造和工艺中,意味着操作起来更快,更经济,质量更好。与此同时,新材料尤其是在人类医学和牙科医学上也能提高我们的总体生活质量或者美化我们的日常生活,比方说在家务管理方面提供帮助。
在所有这些新材料中,有一类材料担当着特殊的角色,那就是微晶玻璃材料。
它们提供了多种可能性,结合了传统陶瓷的特殊性能和玻璃的与众不同的性质。同时也很有可能发展成一种现代微晶玻璃材料,它们的性能未知,远远超过现有的陶瓷或玻璃或其他材料比如金属或有机聚合物。而且,微晶玻璃的发展证明了可以将各种各样非凡的性能结合在同一种材料之中。
可以举几个例子来说明这一点。就像在本书中将要讲述的一样,微晶玻璃材料由至少一种玻璃相和至少一种晶相组成。微晶玻璃的生产是通过控制基础玻璃的晶化来实现的。这种基础玻璃生产具有从最新的、最先进的玻璃生产工艺中受益的可能性,比如铸造、冲压、滚压、拉丝等,都能用于微晶玻璃或溶胶-凝胶法制造的基础玻璃。
在从基础玻璃中得到晶相时,可获得新的令人期待的特性。例如,源自云母晶体的可以机械加工的微晶玻璃,有最小热膨胀性的瓷器,厨房加热用的盘子,科学望远镜,它们都是-石英和-锂辉石结晶的结果。
另一个新的微晶玻璃材料应用领域是牙科修复或人类医学的生物材料。新的高强度、非金属微晶玻璃将取代牙科修复材料。这些例子说明了微晶玻璃在材料领域的多种可能性。并且,有效的材料研发需要控制固相反应过程,而且研发这种材料是一件非常复杂的事情。
我们期望能为那些希望了解更多新的微晶玻璃材料以及它们的科学技术背景或者想用这种材料并从中受益的人做些有益的贡献。因此,本书也适合学生、科学家、工程师、技术人员使用;同时,也适合作为自然或医学科学技术的参考书,因为它特别介绍了微晶玻璃这一新的材料及其新的特性。
基于这种想法,本书的前三章,1.微晶玻璃设计的基本原理;2.微晶玻璃化合物系统；3.微观结构控制,满足了作为科技书的要求。第1～3章依次深入介绍了各种不同的微晶玻璃材料,明确指出了材料研究的科学方法,由此写出第4章关于应用的内容。因此,本书的第四章关注微晶玻璃材料应用的各种可能性,如在科技、消费、光学、医疗、牙科、电学、电子和建筑应用、涂层和防护等方面的应用。这一章节的安排就像一本参考书。
从内容来看,本书介于技术专著、教材和参考书三者之间,它包含所有这三种类别的内容,可能吸引世界范围内更多读者的关注。由于本书根据不同的重点安排内容,读者可以用不同的方式来阅读。例如,材料科学与工程的工程师和学生可以从本书中给出的结构开始,从第一章开始阅读。相比之下,牙科医生或者牙科技术人员可能想要先读第四章,在那里他们可以找到牙科微晶玻璃的具体应用。而且,如果他们想要更多地了解这种材料的细节比如微观结构、化学组成和晶体等,可以看4.1节、4.2节或者4.3节内容。
我们分别在美国和欧洲进行了研究,由于我们同时与日本科学家们保持密切联系,所以微晶玻璃技术在微晶玻璃领域的分析和讨论可以说是在全世界范围内进行的。
我们已经在微晶玻璃材料研究和应用领域工作了多年或几十年,趁此机会向大家介绍我们的研究成果。在与其他科学家或工程师的合作中,我们也受益颇多。
我们对下列为帮助本书出版而提供微晶玻璃研究和开发技术文献的科学家们表示感谢,他们是：日本的T.Kokubo、J.Abe、M.Wada和T.Kasuga；德国的J.Petzoldt和W.Pannhorst；英国的I.Donald和巴西的E.Zanotto。特别感谢V.Rheinberger 列支敦士登对本书的贡献和无数的学术讨论,M.Schweiger 列支敦士登和他的团队在技术和编辑方面的建议,R.Nesper 瑞士提供的晶体结构,S.Fuchs 南非将其翻译成英语,L.Pinckney 美国对书稿进行编辑。
W.Hland
G.H.Beall
沙恩,列支敦士登
康宁,纽约,美国
2000年11月
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