有明一朝,玻璃的工藝還是有的,只不過路子走的有些偏!
明朝顏神鎮就是最大的藥玉產地,生產的就是玻璃,而且是帶色的玻璃,就那種完全不透明,如同玉石顏色一般的玻璃!
從工藝上來說, 藥玉同玻璃的生產一樣,原材料也都一樣,只有些許差異。
假如古人一直追求的無色透明的水晶,而非是玉石的話,那麼極有可能,明代就會掌握無色透明玻璃的制作工藝。
這就是需求決定市場, 需求也會決定某項技術的發展方向。
顏政的需求就是無色透明、有色透明,還有就是完完全全的平滑。
除此之外,對于化工業來說, 也擁有巨大的需求。這是他唯一有條件能制造的,能耐受酸堿腐蝕的材料。
化學要教學和研究發展,也已經有了對玻璃的需求,至少各種反應皿、試管、玻璃管,是化學實驗的基礎。
「老師,您來了!」
顏政剛走到棚子面前,學生們就忙打招呼。
他點頭示意了一下,緩步走到了燒結爐前。
里頭正在燒結原材料,目的就是將原材料燒結成玻璃熔塊,這個步驟可以減少後續步驟的融化時間。
原材料包括石英砂、螢石、白雲石,這三樣礦物在東秦島上都有,要想大量進口的,浙江、福建、日本都有。
顏政坐了一會,幾個學生就將燒結的鐵槽弄了出來,里頭的原材料已經板結成了玻璃熔塊。
等用水冷卻之後, 便用鐵錘砸成合適的小塊, 投入閉口坩堝之中。
投入玻璃融塊的同時, 還有學生一邊投放硝石和海草灰。
現在沒有造純堿的能力, 只能用海草灰代替,用草木灰也行,但沒海草灰好。
加硝石則是為了月兌色,絕大多數月兌色劑,其實也是氧化劑,硝石就是顏政能找到的最廉價的氧化劑。
現在莫城的硝土產量已經達到了每月二十多噸,除去自用之外,還大量出口福建、日本。
很快,兩個學生配合著將閉口坩堝夾到了一旁圓形的玻璃爐之中。
這座玻璃爐分為上中下三室。底室是用來加熱的,用的是煤炭。
中間室則開有四個拱形口,閉口坩堝就是從這里放進去,放入後便用土將口堵住,只留出一個小孔。
上層室通過中央一個方形小開口與中間室相連,這種設計可以讓火舌溢滿整個中間室。
熱量還可以從這個小開口,流入上層室,上層室後面還設計有一個陶制的退火坑道,玻璃制品完成後,就可以放在這里邊進行退火處理。
如此巧妙的爐子,當然是出自顏政之手!
「看樣子, 你們都挺熟練的嘛!」顏政滿意的笑道。
一旁的王二虎擦了擦汗說︰「就是太繁瑣了, 寧可去煉鋼,也不想煉玻璃!」
其余學生很認可的點了點頭,實在是玻璃這東西不比鋼水,冷卻的時候還不能隨便讓他冷,還得進行退火處理。
當然,若是小塊玻璃的話,不退火處理也行,反正應力不釋放,小玻璃也不會破碎。
但是玻璃制品退火,可以最大限度地消除或減弱制品中的殘余應力,和光學不均勻性,以及穩定玻璃的內部結構。
沒有經過退火的玻璃制品,其內部的結構還沒有處于穩定狀態,玻璃密度可能會改變,變得更容易破碎。
顏政笑望著他們繼續操作,這個玻璃爐尺寸其實很小,若是試驗成功後,還得進行擴建。
等四個拱形口,都裝好了坩堝後。
所有學生都松了一口氣,一個個坐在地上,開始靜靜的等待。
顏政也趁機拿出黑板,繼續給他們講課。
一邊講課,一邊讓人盯著爐子里的火。
大約五個小時後,在王二虎和鄧永的配合下,將一個坩堝夾了出來。
里頭的固體原料已經變成了糊狀的玻璃液,去掉表面浮渣後,立馬就有學生,加入了一些食鹽進去。
這是為了澄清!
顏政原先是準備用砒霜,考慮到其有毒後,便選擇了用食鹽!
具體原理就是食鹽高溫下蒸發產生大氣泡,將原先的玻璃液中的細密小氣泡都吸收帶走。
只不過用食鹽的話,還伴隨一個攪拌的過程,這個過程還要再加入適量的硝石,保證月兌色的徹底。
攪拌也不是隨意攪拌,而是要配合著攪拌器,一個中空的陶圓筒,直徑大概是坩堝的三分之二。
只見一個學生拼命的用鋼 拖動陶圓筒,隨著攪拌的進行,玻璃液仿佛變得絲滑起來,變得均勻起來。
等食鹽和硝石的投入停止後,這個學生又攪拌了一會,然後才弄出攪拌器物。
這些學生此刻都已經大汗淋灕,強光還讓他們的眼楮布滿血絲。
在另一個時空,早期的光學玻璃,就是用這種方法造出來的。兔子在陝北時,也曾用過這個法子。
造出的玻璃制品,光學特性雖然不如後世那些光學玻璃,但足矣制造六分儀、開普勒式望遠鏡、顯微鏡、眼鏡。
等到玻璃液被倒在鐵槽上,通過壓模法弄成各種形狀後,便是放入退火坑,讓其緩慢的退火冷卻。
這個過程需要的時間有點長,整整需要兩到三天的時間,如果生產大型平板玻璃,退火時間甚至要十天以上。
…………
「呼,太磨人了!」
當最後一個玻璃制品被弄進退火坑後,王二虎和鄧永齊齊癱坐在地上。
一個物理組的,一個化學組的,兩個人都體會到了,科學路上是多麼的艱難。
顏政坐在一旁笑道︰「未來的路還長呢,不少研究都只能用窮舉法,到時候可就更磨人了!」
王二虎抬起頭說︰「老師,為什麼一定要造這麼好的玻璃呢?起初咱們試驗,不就已經造出來了嗎?」
顏政望了望他,又望了在場的學生,笑道︰「你們是不是都有這種想法?」
不少學生都點了頭。
「好!」顏政起身道︰「我告訴你們為什麼!」
「因為我們要造就造最好的!那些劣質玻璃你們也看到了,透光性弱,密密麻麻全是小氣泡。一不能造光學儀器,二不能做護目鏡,三不能做合格的化學儀器,完全滿足不了我們的需求?」
「民用的話那些劣質玻璃還能有用處,可是咱們不能以民用的標準,咱們必須是用更高標準的!今後甚至還得分出軍用標準、民用標準、實驗室標準!」
…………
三天後,退火正式完成,第一批玻璃制品透亮、純淨、雖還殘存一點小氣泡,可大部分區域都保證了均勻的光學性質。
若是用來當玻璃器物,當玻璃瓶,這種玻璃已經完全能滿足需求。
只是要造光學玻璃的話,還需要一個打磨加工的過程。
雖說通過壓模法,弄出來十幾塊凹、凸鏡,但表面不打磨的畫,壓根不能用來制造光學儀器。
顏政知道可以利用細沙來打磨,但壓根就沒有會打磨的人才。
不得已之下,他只能發動學生,號召學生一起來想辦法。
結果有個學生表示,他爹會打磨銅鏡的手藝,或許同打磨玻璃差不多。
顏政听後狂喜,忙發起號召,讓所有會打磨銅鏡的明裔,都到紅房集合。
事實證明,人民群眾的智慧是無限的,壓根就不用顏政教他們打磨的新法子,這些磨銅鏡的工匠,運用磨銅鏡的材料和方式,兩個時辰不到,就完美的打磨出來一塊凸透鏡!
他們打磨銅鏡時,用的是水銀摻雜錫末來進行研磨,打磨玻璃時同樣是這麼用的。
顏政再仔細觀察過後,明白這種磨料比所謂的細沙要好不少。
幾個工匠說東秦太熱,打磨的時候更費勁,顏政直接讓人用硝石制冰,弄出了一些溫度更低磨料。
結果發現錫在低溫下,原本白色的金屬狀,已經轉變為灰色的粉末狀,而打磨的速度果然變快了許多。
顏政知道水銀有毒,所以後世的冊子里,沒有記載這種更加有效的打磨法子是正常的。
思索一陣後,他還是選擇了國本為重,讓工匠繼續保持用這種法子打磨。
他能提供的就是更低溫度的房間,以及後續會有的護目鏡和口罩。
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