在國(guó)防和航空航天工業(yè)中不銹鋼的組件在極端環(huán)境下可以起到保護(hù)作用,；這些組件需要可以使電流通過并與其發(fā)生作用的軌道。這些軌道需要一個(gè)絕對(duì)的密封防止他們和金屬外殼接觸,，這樣的話就可能會(huì)阻止電流的通過,。良好的密封連接技術(shù)至關(guān)重要，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室SteveDai團(tuán)隊(duì)就一直在改進(jìn)這一技術(shù),。
　　
　　一般來(lái)說(shuō),，用于隔離電氣軌道的材料不是玻璃就是微晶玻璃復(fù)合材料。Dai是做微晶玻璃與不銹鋼連接項(xiàng)目的研究員,，一直致力于研究性能更為可靠的微晶玻璃與不銹鋼密封技術(shù),。
　　
　　對(duì)于比較耐用的密封件來(lái)說(shuō)，需要微晶玻璃和金屬之間有很強(qiáng)的化學(xué)鍵,，并且材料之間要有良好的熱膨脹系數(shù)匹配。晶態(tài)的微晶玻璃中的玻璃成分可以增加熱膨脹系數(shù),，這樣可以和金屬外殼形成良好的配合,，并能減少熱應(yīng)力。
　　
　　Dai表示,，因?yàn)檫B接在一起的微晶玻璃必須經(jīng)過高溫處理,，所以要小心處理材料之間的失配問題，因?yàn)樵诜庋b的任何階段玻璃上都不會(huì)被施加拉伸應(yīng)力,，否則可能會(huì)出現(xiàn)裂紋,。
　　
　　可預(yù)見的潛在工業(yè)用途
　　
　　在高溫高壓下的強(qiáng)密封是有良好的潛在工業(yè)用途的，比如在極端環(huán)境中的燃料電池和航空航天領(lǐng)域與國(guó)防上的應(yīng)用,。
　　
　　純凈的玻璃在高溫條件下要比金屬的收縮率小,，這種不匹配在壓縮密封時(shí)會(huì)使金屬卷曲。如此一來(lái)有利也有弊,。優(yōu)點(diǎn)是不需要有特別強(qiáng)的連接,，因?yàn)槊芊獾倪^程中會(huì)有許多壓縮,；缺點(diǎn)是太多的壓縮在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中會(huì)壓碎玻璃。Dai的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)如果金屬和微晶玻璃之間能形成化學(xué)鍵就不用在封接過程中增加步驟,，中間材料就可以連接金屬和玻璃,。而這是十分困難的，因?yàn)榻饘俸筒Ａ墙厝徊煌膬煞N材料,。
　　
　　金屬和玻璃的密封是在無(wú)氧的惰性氣體保護(hù)的條件下完成的,，如若不然金屬可能會(huì)和空氣接觸，導(dǎo)致氧化生銹,。但是這里存在一對(duì)矛盾：金屬和微晶玻璃的連接需要氧氣,，所以界面的連接處還是存在氧化層的。
　　
　　這的確是一個(gè)問題,，該如何解決呢,？有人對(duì)金屬做預(yù)氧化處理，但是Steve Dai說(shuō)：“我們不打算這么干,！”
　　
　　微晶玻璃與氧化劑的改性方法
　　
　　SteveDai的改性方法是在微晶玻璃密封材料上涂氧化劑,，氧化劑的作用是代替金屬氧化物，這樣氧化劑在高溫條件下分解擴(kuò)散,，為不銹鋼中的金屬鉻供氧,。氧化鉻在微晶玻璃和金屬的界面就會(huì)形成良好的密封效果。他們已經(jīng)研究出了24種可改性的微晶玻璃組成物,，而且它們無(wú)毒易處理,。
　　
　　研究人員確認(rèn)了兩種涂在微晶玻璃上效果最好的的改性劑。Dai說(shuō)它們雖然不是最好的,，但是也已經(jīng)是一個(gè)偉大的進(jìn)步,。他們發(fā)現(xiàn)在微晶玻璃和金屬之間的化學(xué)鍵非常牢固，如果我們把它破壞,，一定是從玻璃處斷開的,。研究人員們還研究了界面之間的鍵合是牢固的，否則就不會(huì)在玻璃處破壞了,。
　　
　　其他因素的影響
　　
　　在密封過程中如果不小心,，玻璃有可能粘到金屬外殼，為了防止這種情況發(fā)生,，在密封的時(shí)候我們使用石墨固定,。
　　
　　但是有一個(gè)問題，和不銹鋼一樣,，石墨也會(huì)和氧氣發(fā)生反應(yīng),。
　　
　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)熱力學(xué)平衡過程,，如果金屬外殼和氧氣反應(yīng),，這是我們?cè)敢姷慕Y(jié)果,。倘若石墨反應(yīng)了，那就不好了,。這真是一個(gè)微妙的反應(yīng)平衡,！
　　
　　在密封過程中，微晶玻璃會(huì)變成結(jié)晶相,，這是一個(gè)高膨脹系數(shù)的晶相,，增加的熱膨脹系數(shù)可以和高膨脹系數(shù)的金屬更好的配合。但是,，由于這種晶態(tài)相的體積突變,，在密封過程中微晶玻璃的膨脹不會(huì)隨溫度線性變化。這樣,，金屬和微晶玻璃之間的熱應(yīng)力變化率也不會(huì)有良好的配合,。
　　
　　控制結(jié)晶相困難但很重要
　　
　　因?yàn)槊恳环N相在幾百攝氏度范圍內(nèi)會(huì)有體積突變，研究人員想知道在什么溫度下可以控制結(jié)晶過程,，使其分解出兩到三種高膨脹率的結(jié)晶相,。
　　
　　SteveDai說(shuō)：“我們?cè)噲D做出兩種或者更多的多結(jié)晶相來(lái)消除微晶玻璃的熱應(yīng)力。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，并沒有出現(xiàn)非線性變化的應(yīng)力變化狀態(tài),，而是一種更接近線性變化的應(yīng)力曲線，和金屬也能形成良好的配合,。”
　　
　　在高溫條件下控制多結(jié)晶相是很有難度的,，我們要確保密封時(shí)所有相達(dá)到一個(gè)良好的平衡，并讓它們按照理想的順序和組分全部結(jié)晶,，這些都會(huì)持續(xù)提高密封效果,。
　　
　　下一步，科研人員將驗(yàn)證該方法是否適合于工業(yè)生產(chǎn),，并將測(cè)試是否能夠達(dá)到預(yù)期結(jié)果,。