透明铝防弹玻璃（防弹玻璃都甘拜下风）

美国造出了硬度超高的新型防弹材料

如今在军用领域应用非常广泛，这种原本属于科幻电影中的材料。在现实生活中也真实存在。它的硬度远超防弹玻璃，质量却比防弹玻璃要轻这就是透明铝虽然它的名字叫透明铝，但实际上却不是一种金属而是一种氮氧化铝透明陶瓷 也叫ALON。

早在20世纪70年代就有人开始探索氮氧化铝的性质了，首个氮氧化铝透明陶瓷在1986年被发明，后来美国Surmet公司在2009年获得了它的专利，此后就有了ALON这个名字氮氧化铝，透明陶瓷也逐渐走上了商业化道路。

ALON不同于玻璃，它里面不包含二氧化硅材料，熟悉化学的朋友可能知道石英砂中含有大量的二氧化硅，而将它加热到2200摄氏度的高温以后进行冷却就能得到玻璃，这也是玻璃之所以透明的原因。而ALON是由铝 、氧 、氮合成所得，氮氧化铝的粉末在一般状态下来看是白色的这些粉末经过类似于陶瓷的制作方法烧结而成，最后经过抛光打磨，ALON就变成透明状态了。

透明的陶瓷听起来很科幻，很多的科幻电影中也有出现，比如2015年的大片《侏罗纪世界》中，球形游览车的外壳就是用ALON做的也有很多《星际迷航》的粉丝认为ALON就是《星际迷航Ⅳ》里用来拯救未来的透明铝。不过根据《侏罗纪世界》的设定，球星游览车的外壳就是用ALON制造的。

不过话又说回来，为什么氮氧化铝粉末不透明，而由它烧结而成的陶瓷却可以变得透明呢？

一个物体之所以能够呈现出透明的样子，是因为光子在照射这个物体时不会发生强烈的反射和散射可以直接从这个物体中穿过去。氮氧化铝粉末内部的晶体颗粒排列相对不规则，光照上去会向各个防线发生散射无法穿透，所以看起来就不是透明的。而ALON就不一样了，它的材料内部晶体颗粒排列十分整齐，光照上去不会发生散射所以就是透明的，透明陶瓷又因此被称为光学陶瓷。

那么ALON到底有多硬呢？

首先陶瓷材料本身就比玻璃和树脂要硬，而ALON更是市面上最硬的多晶透明陶瓷。氮氧化铝陶瓷的硬度是普通玻璃的4倍，莫氏硬度达到了7.7，而世界上第三硬的材料蓝宝石的莫氏硬度为9，只相差一点点。

如果拿一块25克重的花岗岩分别在，1.27厘米的普通硼硅酸盐玻璃和ALON上面做实验玻璃立马会裂，而ALON材料不仅没事，强大的冲击力还会将花岗岩震碎。而看似强大的防弹玻璃实际上也只是在两层普通玻璃中增加了一层有弹性的透明塑料。

比如赛璐珞 、降乙烯醇缩丁醛等，这些塑料物质像胶膜一样，把两层防弹玻璃紧密地粘结成一体，夹层越多的防弹玻璃抗冲击和抗贯穿等特性越好。而如果将夹层外部的普通玻璃材质替换成ALON，其防弹能力会更强。以12.7*99毫米口径的北约弹头为例，它可以轻松击穿9.4厘米厚的防弹玻璃威力十分惊人。但是面对4厘米厚的ALON制作的防弹材料却只能留下一个凹痕。

美国空军早在2005年就对ALON产生了浓厚的兴趣，他们想用ALON制作的防弹材料来武装悍马军用汽车。经过一系列的测试，他们发现将ALON制作成小块时防弹效果更好，唯一的问题就是它的价格十分昂贵。

当时每英寸防弹玻璃的价格是3.25美金，而ALON的价格达到了每英寸10到15美金，因此美国的悍马军用汽车也一直没有装备ALON。直到2013年，Surmet宣布成为美国国防部的主要国防供应商，专门为美国军方提供ALON陶瓷材料。

自此氮氧化铝透明陶瓷在美国军队中开始被广泛应用，ALON除了用作更高性能的防弹玻璃还被应用于武器制作。

有一些需要通过红外线制导的导弹的红外导引头所用到的整流罩就会使用到ALON。普通的玻璃并不容易让红外线穿透，在使用ALON之前，用来制造整流罩的一种常见材料是蓝宝石。蓝宝石对于红外线这样的宽波段有很高的透过率，而且硬度和强度都很好，但是相比之下它的价格更是昂贵的可怕。

而ALON的出现使得这种材料出现了更为实用的替代品，它在近紫外线和红外光下也接近透明，并且可以承受2100摄氏度的高温。现在就已经出现了以ALON为材料制作的整流罩在一些专用的灯具中也会用到。ALON面对紫外线和红外线的高透过率，因此ALON也被用于制作各种灯罩，但是由于价格等因素ALON还没有被民用物品采用。

美国能否使用ALON来卡住中国的脖子呢？

美国在ALON的研究上要高于中国，但中国的科学家并不会坐以待毙。

中国的透明铝研制已经进入了试验阶段，上海研究所的科学家用尿素甲醛试纸和氧化铝作为原料通过压制和高温的工艺成功研制出了制作透明铝的方法，并且其透光率也可以达到80%，美国似乎还不太容易能够使用ALON来卡住中国的脖子。

在军事领域还有一种与ALON极其相似的半透明铝材料。透明镁铝尖晶石陶瓷又叫半透明烧结镁铝尖晶石陶瓷，它是由镁铝氢氧化物的共沉淀物或者镁铝的盐类热分解产物为原料，利用少量的促进剂在真空中经过1800摄氏度烧结成的半透明材料。

拥有和ALON相似的物理特性，但其透光率要稍逊色于ALON在可见光范围内透射率为67%左右。不过用作高温炉窗的天线窗和红外线投射装置还是可以的。

以上的两种材料都是由铝的化合物质，经过烧结抛光形成的透明陶瓷材料。

那么纯金属有没有可能变得透明呢？

答案是有可能的。

首先我们要了解一下为什么大多数的金属都不透明，根据前面我们讲到的氮氧化铝粉末之所以不透明是因为光线发生了散射而无法穿过。所以物质是否透明取决于光子能否穿过这个物体，而光子能否穿过金属则取决于带隙的大小。当带隙小于2.6时，电子就会吸收光子的能量发生跃迁，光子就无法通过物体。

而如果带隙大于2.6时，电子就不吸收光子的能量。因为即使吸收了光子的能量也不足以进行跃迁，所以光子能够通过物体，这个物体在我们看来就呈现出透明的状态。而金属的原子排列大多都是很有规律的，电子之间的带隙也普遍小于2.6，所以大部分金属不是透明的。

也就是说如果想要让金属变得透明，只需要让电子之间的带隙小于2.6就可以了。其中一种方式就是将金属做成薄膜，但是它的透光率很差，即使是做成20纳米的金薄膜的透光率也不过才50%，很难称得上透明材料。

不过另一种方法则是将金属做成玻璃态，玻璃态不是指物质的状态，而是说它的结构。

固态物质分为晶体和非晶体，构成晶体的原子或分子，具有一定的空间结构即晶格。晶体具有一定的晶体形状和固定的熔点，并不具备各向同性。而玻璃态就是一种非晶体，没有固定的形状和熔点具有各向同性，也可以说玻璃内部结构呈现出短程有序长程无序。

而金属是长程有序的，举个不太恰当的例子，学生在操场排队做操的时候整齐排列 步调一致就是长程有序。每个人的间距都小于2.6，此时名为“光子”的同学就无法穿过队伍到达操场的另一边，而当这些学生三三两两自由活动的时候小组之间的步调一致，但是每组又分散得很开，互相保持着相互运动，这就叫短程有序 长程无序。此时有些组与组之间的间距就会大于2.6，而“光子”同学也可以轻松穿过操场。

在玻璃态下的金属就具备了短程有序 长程无序的性质，金属玻璃就可以被光子穿过从而呈现出透明的状态，而大于2.6的带隙所占的比例越高，玻璃的透光率就越好。

在2009年牛津大学科学家利用软X射线激光轰击金属铝，在不破坏金属晶体结构的情况下轰掉每个铝原子的一个核心电子，从而使铝在极端紫外线辐射的状态下变得近乎透明。

实际上也是通过特殊途径改变了电子之间带隙的大小，使得光子能够通过铝板，从而实现透明金属铝的研究。此外还有利用细到100纳米以下的银纳米丝制成的透明导电膜，不仅透光率很高，还拥有非常好的导电性，为制备可拉伸透明电极提供了新思路。

无论是氮氧化铝透明陶瓷也好，透明的金属也好，都是科学家们不断研究和探索的重要成果。

全透明汽车

或许能够应用到以后的生活中出现完全透明的手机 、科幻电影中的透明观光车、又或者安全系数更高的海底观光隧道等等。

到那时我们的生活将会更加多姿多彩！