神奇的眼镜和在哪里可以找到它们

这是我们探索冰与火之歌物质世界的第四篇文章，我们更熟悉的是《权力的游戏》。您可以在此处阅读本系列的前三篇文章。

这个冬天不是雪或冰。是关于从狭海中的一个岛屿上一车车运来的黑色材料。

龙晶，俗称。它又黑又尖。这是野人的首选武器。

尽管它的颜色，它像金属一样在阳光下闪闪发光。它像岩石一样有边缘和褶皱，但它像冰一样在地面上破碎。

北方之王的那个朋友——他们叫他的那个胖胖的山姆——显然用龙晶杀死了一个异鬼。到目前为止，双胞胎以北的每个孩子都知道，除了瓦雷利亚钢铁之外，唯一可以杀死异鬼的东西。

Dragonglass 学分：HBO

死亡就在门口，龙晶是漫漫长夜的唯一希望。
男人们惊奇地讲述着龙晶从哪里来的深矿。大大小小的玻璃在黑暗中闪闪发光，像宝石一样镶嵌在古老岩石的缝隙中。

在民间传说中，龙火融化岩石后得到的就是龙晶。毕竟，龙晶的旧瓦雷利亚语是 'zīrtys perzys' ，字面意思是“冻火”。难怪它能再杀一次死人？

然而，学士们知道得更好。融化岩石的不是龙火的热量，而是火山的液体愤怒，从古老的伤口中流血。他们用它的真名来称呼它：黑曜石。

猎犬的龙晶斧。图片来源：HBO

冰冻之火

我们可能没有龙玻璃，但黑曜石是世界许多地方常见的火山玻璃。在自然历史中 ，写于公元 77 年，老普林尼 写道：“...在各种形式的玻璃中，我们可以认为黑曜石玻璃是一种非常类似于由发现的石头的物质 黑曜石我 埃塞俄比亚 ’。

不知道这个“黑曜石”是什么时候发现的，但总的来说，到普林尼时代，眼镜已经为人所知了数十万年。事实上，早在公元前 70 万年的考古遗址中就已经发现了黑曜石物品，这使得玻璃成为人类已知的最早的工程材料之一。

与此同时，玻璃直到最近才成为一种家用材料。在中世纪，你需要去教堂才能看到彩色玻璃的辉煌。

然而，今天，我们周围出现了各种类型的玻璃爆炸。我们用苏打石灰杯喝水。我们佩戴由耐热玻璃或燧石玻璃制成的镜片。我们用浮法玻璃、皇冠玻璃和夹层玻璃装饰我们的建筑物。我们在硼硅酸盐玻璃中加热化学试剂。汽车玻璃是钢化的。专门为智能手机开发的化学强化玻璃，例如大猩猩玻璃。

有些眼镜有各种颜色，并且在电磁光谱中选择性透明。有UV玻璃和红外线玻璃。甚至还有电致变色玻璃，只需按一下按钮就可以改变颜色。

钠钙硅玻璃

从技术上讲，玻璃不是一种材料，而是一种物质状态。正如所有材料都可以是固体、液体或气体一样，许多材料也可以是玻璃。

我们的大多数眼镜都是从在高温下熔化成液体的沙子开始的。这种熔化的沙子被迅速冷却——事实上如此迅速，以至于材料中的分子没有时间落入固体的刚性结构中。结果是一种介于固体和液体之间的原子排列，如下图所示。

[a] 玻璃中的原子排列 [b] 固体石英中的原子排列。来自汤姆丈夫，糖果制作的甜蜜科学

石英（见右图）由排列整齐的六角晶格组成，而玻璃状二氧化硅（左图）则杂乱无章。玻璃几乎所有的电学、热学和机械性能都来自这种结构。

然而，挑战在于沙子仅在 1700 °C 左右才会融化，这使得它成本高且难以使用。添加苏打（碳酸钠）可将熔点降至 1300 °C，从而形成“苏打玻璃”。

然而，这种玻璃可溶于水，这使得它无法用于大量应用。想想在雨中溶解的窗户！

添加石灰通过产生化学稳定的混合物解决了这个问题。因此，这种含有约 70% 沙子、18% 苏打和 12% 石灰（氧化钙）的玻璃被称为钠钙硅玻璃。它是当今世界上最普遍的玻璃类型，构成了我们的容器、窗玻璃、瓶子和罐子的大部分。

皇冠玻璃

熔化的玻璃就像泡泡糖一样，它可以用热、空气和合适的设备吹成任何形状。

在机器接管玻璃吹制工作之前，手工吹制的“皇冠玻璃”非常流行。中世纪大教堂中一些传说中的彩色玻璃是用皇冠玻璃制成的。

将空气吹入一团熔融玻璃，使其膨胀成中空的球体或“皇冠”。表冠被加热并快速旋转，使其变平成薄片，然后切成矩形。旋转不可避免地导致边缘比中心薄。这就是为什么发现旧的彩色玻璃窗底部比中间厚的原因。

法国沙特尔大教堂彩色玻璃窗

高性能热玻璃

典型的钠钙玻璃不能承受温度的突然变化。如果将开水倒入玻璃瓶中，它很可能会破裂。

已发现添加氧化硼可改善玻璃的热性能，同时保持其透明度。例如，当您需要观察试管中的放热反应时，这一点至关重要。硼硅酸盐玻璃可以进行观察，而不会造成化学品泄漏的危险。

今天，玻璃陶瓷的引入使玻璃具有出色的导热和抗热震性能。例如，Schott AG 的 NEXTREMA 微晶玻璃可承受高达 950 °C 的温度，整体热膨胀率低于 1%。

下面的视频展示了三种 NEXTREMA 系列微晶玻璃的高抗热震性：透明、不透明和半透明。这些 NEXTREMA 玻璃中的每一个都在烤箱中加热到 350 °C。然后将它们从烤箱中取出并浸入冷水中。当暴露在如此极端的热量变化中时，传统的玻璃会破碎。然而，NEXTREMA 微晶玻璃却毫发无损，没有明显的暴力过去痕迹。

微晶玻璃具有嵌入在无定形玻璃基质中的微小陶瓷内含物。陶瓷夹杂物抑制热膨胀并提供高导热性，共同确保这些材料能够承受巨大的温度变化。这些夹杂物的总体积通常小于总体积的百万分之一，确保玻璃保持光学透明。

要了解有关微晶玻璃的更多信息，请阅读我们的专门文章， 微晶玻璃：特性、加工和应用 .

把建造者布兰给破碎的布兰

就像森林之子一样，我们离龙晶还有很长的路要走。就像维斯特洛和厄索斯的人民一样，我们用我们的材料建造城市，用我们的欢乐、悲伤和渴望描绘它们。

今天，我们脚下拥有数以百万计的金属、陶瓷、玻璃、聚合物和复合材料，我们并不是七大王国的死水。我们是瓦雷利亚的继承者：这片充满魔法和奇迹的光荣之地。
故事始于建造者布兰 以 Bran the broken 结尾 ，我们为自己写了一部更伟大的史诗。我们材料的数百年历史，不断发展的故事。

我在前沿领域工作，将机器学习和人工智能
智能应用于人类文明最早的努力之一——理解、开发和开发新材料。