实习介绍:
我的实习的项目是哈尔滨工业大学和国际大学生实习交流组织(IAESTE)支持的,实习地点是德国耶拿的奥托肖特玻璃化学研究所,部分经费由德国学术交流服务组织(DAAD)和耶拿大学提供。在两个月的实习时间里,我的工作是协助博士生HenningSchirmer使用电化学方法对特殊玻璃进行研究。同期也参观了肖特玻璃制品厂,和分布在德国各地的若干科学博物馆。
一.工作与科研
6月底抵达耶拿奥托肖特玻璃化学研究所报到,立刻见到了研究所负责人ChristianRuessel教授,他了解了我的基本情况之后,询问我有什么样的研究兴趣,据此安排我的工作。由于专业上有差别,以及对新环境不了解,我并不清楚该选择什么样的课题,只是说对光学玻璃和计算机辅助研究两方面感兴趣。之后,我和另外两名国际实习生一起参观了研究所。
研究所建立在绿树成荫的小山坡上,环境非常优美。建筑包括一座3层主楼,一座专门烧制玻璃的尖顶房屋和若干间储藏化学药品的平房。主楼虽然是100前的建筑,但是内部的实验室和计算机网络都很现代化。沿着走廊和楼梯陈列着很多矿石、玻璃和陶瓷样品,和若干成果的介绍,体现了悠久的科研传统。
在我第二次来上班的时候,教授就把我介绍给博士生HenningSchirmer,由他作为我的实习指导人。Henning的博士课题是一家玻璃制品公司支持的,他当时的工作是根据公司的要求,检测若干工业样品的化学组成,特别是氧化度。他的工作过程涵盖了玻璃的配制,烧制,检测,数据拟合与分析等方面的广泛内容。之后的两个月中,我作为助手,或多或少的对各个步骤有了了解。
这里实验室的管理是井然有序和开放的。各种仪器设备不但完备先进,并且对所有研究所内部人员开放。如果要使用一台仪器,只需在仪器旁边的时间表上登记即可。像使用者很多,使用时间又很长的烤炉,可以在时间表上提前写上名字来预约。当然,像XRD这样的贵重仪器也是由专人负责,需要申请使用的。每个人都有开放实验室,电脑室和小图书馆的钥匙,可以自由使用。实验室里粘贴的告示并不是规章制度,而是方便的仪器使用说明和重要内容的提示。各种制度要求合理,物质条件又很完备,所以大家都自觉地遵守规则。比如说,某些实验室的钥匙可以在固定的地方找到,每个人用完归还原处。为了防止丢失,单个的钥匙被绑在直径2分米的金属环上。德国人的严谨态度和理性思维可见一斑。
下面就介绍一下我的几项工作:
烧制玻璃:
玻璃的成分是性能的决定因素,所以配方很重要。导师多次让我配制玻璃粉,主要成分是二氧化硅,加入不等的碳酸锂,氢氧化铝,硫酸钠或者硫酸铁。首先用Exel已编好的配方文件和各组分的要求量计算出实际用量,然后清洗容器,用高压空气吹干,再准确测称量各组分化合物。
玻璃的烧制温度大约是1500到1600摄氏度。研究所有多种烤炉,普通的是电炉,好一点的是可编程电炉,还有一台电磁烤炉。登记一台电炉之后,一般要2个小时达到预定温度。之后把玻璃粉倒入铂金小钵中,放入炉箱里放置的坩埚内。由于玻璃粉熔融的过程中碳酸盐和氢氧化物会分解,气泡排出后体积变小,所以每过一段时间可以取出铂金钵再加入一些玻璃粉。待所有玻璃粉加入之后,再加热1个小时,使大多数气泡排出,就可以取出铂金铂,自然冷却,使玻璃形成。整个过程中,由于炉温很高,需要穿好白大褂,戴好防护面具和手套。我有一次穿了一件黑色的衬衣,一次开关炉之后,领口滚烫。
冷却之后的玻璃样品颜色各异,部分样品出现结晶,形成环状分层现象,也有的在冷却过程中由于各部分冷却速度不等而碎裂。由于我们所研究的是熔融态下的玻璃的热力学实验,对样品在常温下的表现并不在意。而对于研究所的其他人的样品来说,当玻璃冷却以后,它所体现出的性状可是非常重要的。
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