很多人不知道，在不管國(guó)內(nèi)還是歐美的高校中，陶瓷和玻璃兩個(gè)學(xué)科是完全聯(lián)系在一起的，基礎(chǔ)課程設(shè)置基本一樣，兩個(gè)不同專業(yè)的學(xué)生坐在同一間教室上課，甚至有時(shí)候，陶瓷專業(yè)的畢業(yè)生進(jìn)入了玻璃行業(yè)，而玻璃專業(yè)的畢業(yè)生又跑去搞陶瓷了，這也是比較常見(jiàn)的。
很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，玻璃與陶瓷都是作為硅酸鹽材料的代表而為人所熟知，它們都屬于硅酸鹽體系下的材料，既有不同，又不可分割。
（你分得清哪個(gè)是玻璃，透明陶瓷，玻璃陶瓷嗎？）
但是，隨著工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)新材料提出了新的要求，玻璃與陶瓷又有了更豐富的概念。因?yàn)楝F(xiàn)在功能玻璃材料，有很多已經(jīng)摒棄了傳統(tǒng)的硅酸鹽或者石英，而是轉(zhuǎn)向氟化物、磷酸鹽、硫族化合物、重氧化物等方面；功能陶瓷材料則更是如此，很多與硅酸鹽根本就不沾邊。
但這并不意味著玻璃和陶瓷漸行漸遠(yuǎn)，兩者之間仍有一些千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，例如，玻璃陶瓷就是兩者的復(fù)合材料，它既可以高度晶化，也可含有大量的玻璃相。
而透明陶瓷雖然像玻璃一樣透明，但它是一種貨真價(jià)實(shí)的陶瓷。
這四種材料關(guān)系很近，但確實(shí)有著很明確的區(qū)別。如果說(shuō)，陶瓷和玻璃關(guān)系緊密更像一對(duì)夫妻，玻璃陶瓷作為兩者的結(jié)合體就是他倆的孩子，而透明陶瓷卻只和陶瓷有關(guān)系，充其量算是陶瓷的私生子。
以上只是打個(gè)比方形容一下，下面我們從各個(gè)方面來(lái)對(duì)比了解一下這四種材料。
概念
玻璃是一種較為透明的液體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過(guò)程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的非金屬材料。
陶瓷材料是指用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成型和高溫?zé)Y(jié)制成的一類非金屬材料。
（3D打印陶瓷制品）
玻璃陶瓷又稱為微晶玻璃，是一種由適當(dāng)組成的玻璃顆粒經(jīng)燒結(jié)與晶化，制成的由結(jié)晶相和玻璃相組成的質(zhì)地堅(jiān)硬、密實(shí)均勻的復(fù)相材料。
透明陶瓷是通過(guò)采用高純超細(xì)陶瓷原料，并通過(guò)工藝手段排除氣孔而獲得具有透明性質(zhì)的陶瓷。
成分及分類
玻璃通常按主要成分分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃，非氧化物玻璃品種和數(shù)量很少，主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。氧化物玻璃又分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。
陶瓷分為普通陶瓷（傳統(tǒng)陶瓷）與特種陶瓷（先進(jìn)陶瓷）兩大類。其中，普通陶瓷是指以黏土及其天然礦物為原料，經(jīng)過(guò)粉碎混合、成型、焙燒等工藝過(guò)程所制得的各種制品。先進(jìn)陶瓷按成分可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。
玻璃陶瓷按基礎(chǔ)玻璃組成可分為硅酸鹽，鋁硅酸鹽，硼酸鹽，及磷酸鹽玻璃陶瓷。按所用原料分為技術(shù)微晶玻璃（用一般的玻璃原料）和礦渣微晶玻璃（用工礦業(yè)廢渣等為原料）；按外觀分為透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃；按性能又可分為耐高溫、耐腐蝕、耐熱沖擊、高強(qiáng)度、低膨脹、零膨脹、低介電損耗、易機(jī)械加工以及易化學(xué)蝕刻等微晶玻璃以及壓電微晶玻璃、生物微晶玻璃等。按微晶化原理分為光敏微晶玻璃和熱敏微晶玻璃。
透明陶瓷按成分可分為氧化鋁透明陶瓷、氧化釔透明陶瓷、氧化鎂透明陶瓷、釔鋁石榴石透明陶瓷、鋁鎂酸透明陶瓷、透明鐵電陶瓷、氮化鋁透明陶瓷、氮氧化鋁透明陶瓷、鎂鋁尖晶石透明陶瓷等。
微觀結(jié)構(gòu)及特性
玻璃是一種非晶體材料，其分子不像晶體那樣在空間具有長(zhǎng)程有序的排列，而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形，不像液體那樣隨重力作用而流動(dòng)。所以玻璃有以下特性：
1）各向同性
玻璃的分子排列是無(wú)規(guī)則的，其分子在空間中具有統(tǒng)計(jì)上的均勻性。在理想狀態(tài)下，均質(zhì)玻璃的物理、化學(xué)性質(zhì)（如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、電導(dǎo)率等）在各方向都是相同的。
2）無(wú)固定熔點(diǎn)
因?yàn)椴Ａ腔旌衔?，非晶體，所以無(wú)固定熔沸點(diǎn)。玻璃由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是一定溫度區(qū)域（即軟化溫度范圍）內(nèi)進(jìn)行的，它與結(jié)晶物質(zhì)不同，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。
3）亞穩(wěn)性
玻璃態(tài)物質(zhì)一般是由熔融體快速冷卻而得到，從熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，冷卻過(guò)程中黏度急劇增大，質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及做有規(guī)則排列而形成晶體，沒(méi)有釋出結(jié)晶潛熱，因此，玻璃態(tài)物質(zhì)比結(jié)晶態(tài)物質(zhì)含有較高的內(nèi)能，其能量介于熔融態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間，屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。從力學(xué)觀點(diǎn)看，玻璃是一種不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，比如存在低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，即有析晶傾向，所以，玻璃是一種亞穩(wěn)態(tài)固體材料。
4）漸變性可逆性
玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融態(tài)到固體狀態(tài)的過(guò)程是漸變的，其物理、化學(xué)性質(zhì)的變化也是連續(xù)的和漸變的。這與熔體的結(jié)晶過(guò)程明顯不同，結(jié)晶過(guò)程必然出現(xiàn)新相，在結(jié)晶溫度點(diǎn)附近，許多性質(zhì)會(huì)發(fā)生突變。而玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)是在較寬溫度范圍內(nèi)完成的，隨著溫度逐漸降低，玻璃熔體黏度逐漸增大，最后形成固態(tài)玻璃，但是過(guò)程中沒(méi)有新相形成。相反玻璃加熱變?yōu)槿垠w的過(guò)程也是漸變的。
陶瓷特性
陶瓷是晶體材料（單晶或多晶），這和玻璃完全不同。
1）力學(xué)特性
陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗壓強(qiáng)度較高，但抗拉強(qiáng)度較低，塑性和韌性很差，但近年來(lái)，一些陶瓷增韌技術(shù)得到了極大的發(fā)展。
2）熱特性
陶瓷材料一般具有高的熔點(diǎn)（大多在2000℃以上），且在高溫下具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性；陶瓷的導(dǎo)熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料。同時(shí)陶瓷的線膨脹系數(shù)比金屬低，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，陶瓷具有良好的尺寸穩(wěn)定性。
（先進(jìn)陶瓷應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)）
3）電特性
大多數(shù)陶瓷具有良好的電絕緣性，因此大量用于制作各種電壓（1kV~110kV）的絕緣器件。鐵電陶瓷（鈦酸鋇BaTiO3）具有較高的介電常數(shù)，可用于制作電容器，鐵電陶瓷在外電場(chǎng)的作用下，還能改變形狀，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（具有壓電材料的特性），可用作擴(kuò)音機(jī)、電唱機(jī)、超聲波儀、聲納、醫(yī)療用聲譜儀等。少數(shù)陶瓷還具有半導(dǎo)體的特性，可作整流器。
4）化學(xué)特性
陶瓷材料在高溫下不易氧化，并對(duì)酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力。
5）光學(xué)特性
陶瓷材料還有獨(dú)特的光學(xué)性能，可用作固體激光器材料、光導(dǎo)纖維材料、光儲(chǔ)存器等，透明陶瓷可用于高壓鈉燈管等。磁性陶瓷（鐵氧體如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在錄音磁帶、唱片、變壓器鐵芯、大型計(jì)算機(jī)記憶元件方面的應(yīng)用有著廣泛的前途。
玻璃陶瓷具有玻璃和陶瓷的雙重特性，比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強(qiáng)。它不僅可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和改善工作條件，而且開(kāi)辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。玻璃陶瓷優(yōu)異的性能主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：
1）強(qiáng)度高，機(jī)械強(qiáng)度好。
2）具有優(yōu)良的電學(xué)性能，介電損耗率低，電絕緣性質(zhì)優(yōu)良。
3）具有良好的熱學(xué)性能，熱膨脹系數(shù)低，熱振穩(wěn)定性能好，變形溫度高。
4）具有更加穩(wěn)定的化學(xué)性能，抗水合，抗水化能力，抗陽(yáng)離子交換能力。
5）加工性能好，可與眾多材料匹配。
透明陶瓷作為先進(jìn)陶瓷的分支，除了繼承了陶瓷耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、低膨脹系數(shù)以外，獨(dú)特的透光性讓它增加了諸多應(yīng)用。
應(yīng)用
玻璃的種類繁多，應(yīng)用自然不少。從玻璃的不同應(yīng)用分類上就能夠看出來(lái)玻璃的廣泛應(yīng)用。具體有：鋼化玻璃、磨砂玻璃、噴砂玻璃、壓花玻璃、夾絲玻璃、中空玻璃、夾層玻璃、防彈玻璃、熱彎玻璃、玻璃磚、玻璃紙、LED光電玻璃、調(diào)光玻璃、節(jié)能玻璃等，以及近年來(lái)興起的不反光玻璃、防盜玻璃、隔音玻璃、空調(diào)玻璃、智能玻璃、全息玻璃、生物玻璃、天線玻璃、薄紙玻璃、信息玻璃、泡沫玻璃、自清潔玻璃等。
這些玻璃被廣泛應(yīng)用在建筑、日用、藝術(shù)、醫(yī)療、化學(xué)、電子、儀表、核工程等領(lǐng)域。
陶瓷的應(yīng)用主要體現(xiàn)在先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用上。具體請(qǐng)看下圖：
玻璃陶瓷集中了多種優(yōu)良性能，如機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨耐腐蝕、抗氧化性好、電學(xué)性質(zhì)優(yōu)良、膨脹系數(shù)可調(diào)、熱穩(wěn)定性好等，現(xiàn)已在日常生活、機(jī)械工程、電磁、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、軍事、光學(xué)、建筑等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
透明陶瓷主要用于照明燈具、激光材料、紅外窗口材料、閃爍陶瓷、電光陶瓷、防彈材料。
總結(jié)
這四類材料雖然有諸多不同，但在基礎(chǔ)理論及生產(chǎn)中都有許多相同之處，并在各自領(lǐng)域扮演著重要角色，并且他們現(xiàn)在都屬于無(wú)機(jī)非金屬材料。同時(shí)，隨著新材料、新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，玻璃和陶瓷很可能會(huì)衍生出新的方向，陶瓷和玻璃的應(yīng)用范圍終會(huì)被進(jìn)一步拓寬。
參考來(lái)源：
[1]玻璃發(fā)展史及性能介紹.網(wǎng)印工業(yè)
[2]吉亞明等.透明陶瓷材料現(xiàn)狀與發(fā)展.無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)
[3]李湘洲.透明陶瓷的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).長(zhǎng)春理工大學(xué)
[4]盧斌.透明陶瓷研究現(xiàn)狀及展望.材料導(dǎo)報(bào)
[5]一張圖認(rèn)識(shí)玻璃陶瓷.中國(guó)粉體網(wǎng)