Sticlă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 5 februarie 2022; verificările necesită 23 de modificări .

Sticlă

Densitate	2200 g/cm³ și 7500 g/cm³
Modulul Young	48.000 MPa și 12.000 MPa
coeficientul lui Poisson	0,25
Modulul de forfecare	26,2 GPa
Energie integrata	15 megajouli pe kilogram
Cod de reciclare	70 , 71 și 72
Fișiere media la Wikimedia Commons

Sticla este o substanță și un material, unul dintre cele mai vechi și, datorită varietății proprietăților sale, universale în practica umană. Structural - amorf , izotrop ; toate tipurile de sticle în timpul formării sunt transformate în stare de agregare - de la vâscozitatea extremă a lichidului la așa-numitul sticlos - în procesul de răcire la o viteză suficientă pentru a preveni cristalizarea topiturii obținute prin topirea materiilor prime ( încărcare ) [1] [2] . Temperatura de topire a sticlei, de la +300 la +2500 °C, este determinată de componentele acestor topituri formatoare de sticlă ( oxizi , fluoruri , fosfați și altele) [2] . Transparența (pentru radiațiile vizibile ) nu este o proprietate comună pentru toate tipurile de ochelari naturali și artificiali.

Termenul

Numele acestui material în diferite limbi are o etimologie diferită. Limbile romanice ( italiana vetro , franceza verre , spaniola vidrio , Port vidro ) continua numele latin ( latina vitrum ). O excepție este limba română ( Rom. sticlă ), care a împrumutat denumirea de sticlă de la cele slave. Latinul vitrum provine din Proto-I.E. *k'woit- „lumină” (din el și engleză alb ) [3] .

Limbile germanice au moștenit cuvântul pentru sticlă ( engleză sticlă , germană Glas , olandeză, daneză, suedeză glass ) de la Pragerm . *glasan ~ glazan , derivat din Proto-I.E. *g'hel- „strălucește, strălucește” [4] .

În slavă („sticlă”, Belor . shklo , ucraineană sklo ; vechi slav. stklo , Bolg. staklo , macedonean staklo , sârbo-chorv. staklo , slovenă steklo ; cehă sklo , slovacă sklo , poloneză - szkło ) - aparent o împrumut de la cel gotic. stikls („pocal”, „cupă”, „corn”, < Pragerm. * stikkon - „băț, înțepătură”, cf. stick englezesc , cu același sens) [5] [6] [7] [8] [ 9 ] [10] [11] .

Istoria termenului

Despre cuvântul limbii ruse, V. I. Dahl spune: „ Sticlă cf., sticla sud. aplicația. și tsrk., nisip de aliaj (siliceos) cu potasiu; chimic. silicat de sodiu, uneori potasiu, oxid de plumb” [12] . slavona veche - stkle , sticla - sticla [mare] ( Apocalipsa - Apocalipsa; Apoc 15, 2); Rusă veche (din secolul al XI-lea) - stklo (substantiv neutru al celui de-al doilea tip de declinare - după N. D. Rusinov ) [13] ; „ Steka - Pskov, dialectul Tver” [12] .

Inițial, numai produsul bine-cunoscut și cel mai obișnuit al producției de sticlă a fost numit sticlă , care de ceva timp a fost menționată în uz științific ca sticlă silicată . Când s-a stabilit identitatea structurii, compoziției și proprietăților sticlei față de multe minerale, aceasta din urmă a început să se califice ca soiuri ale omologul său natural, fiind denumită în conformitate cu condițiile de formare: derivați necristalizați ai lavei răcite rapid - vulcanice . sticla (pietra ponce, obsidian, pechstein, bazalt etc.), formata din roca pamantului ca urmare a impactului unui corp cosmic - meteorit ( moldavit ); o clasă specială de minerale sticloase sunt fulguritele ( clastofulguritele ), care se formează din depozite de silicați (SiO 2 - nisip , cuarț , silice - adică cele mai banale, cele mai comune materii prime în fabricarea obișnuită a sticlei), ca urmare a unui fulger puternic. grevă, se găsesc cu precădere pe vârfurile munților stâncoși în zonele cu activitate de furtună crescută, existând și mostre translucide de clastofulgurite.

Principalul motiv pentru crearea unui înlocuitor sintetic - sticla organică a fost absența la momentul dezvoltării sale (anii 1930) a materialelor adecvate pentru utilizare în aviație. Acest polimer, respectiv, aparținând clasei de substanțe organice , se numește sticlă doar prin asemănarea sa externă: o substanță transparentă, uneori colorată.

În prezent, au fost creați înlocuitori de sticlă, cum ar fi lemnul transparent. Acest material este mai ușor decât sticla, în plus, are o rezistență mai mare și nu se rupe la impact [14] .

Istoria sticlei (tehnologiei)

Multă vreme, primatul în descoperirea sticlei a fost recunoscut de Egipt , căruia plăcile de faianță smălțuite din sticlă ale paramentelor interioare ale piramidei Josser (sec. XXVII î.Hr.) au fost considerate dovezi incontestabile; într-o perioadă și mai timpurie (prima dinastie a faraonilor) sunt descoperirile de decorațiuni de faianță, adică sticla exista în Egipt deja cu 5 mii de ani în urmă. Arheologia Mesopotamiei antice , în special - Sumerul antic și Akkad , înclină cercetătorii să creadă că un exemplu puțin mai puțin antic de fabricare a sticlei ar trebui considerat un monument găsit în Mesopotamia în regiunea Ashununak - un sigiliu cilindric de sticlă transparent datând din perioada Akkadianului. dinastia, adică vârsta sa - aproximativ patru mii și jumătate de ani. O mărgele verzuie cu un diametru de aproximativ 9 mm, depozitată în Muzeul din Berlin , este considerată unul dintre cele mai vechi exemple de fabricare a sticlei. A fost găsită de egiptologul Flinders Petrie lângă Teba , conform unor idei, are cinci mii și jumătate de ani. N. N. Kachalov notează că pe teritoriul vechiului regat babilonian, arheologii găsesc în mod regulat vase pentru tămâie de origine locală, realizate în aceeași tehnică ca și cele egiptene. Omul de știință susține că există toate motivele să credem că „în Egipt și în țările din Asia de Vest, originile producției de sticlă... sunt separate de zilele noastre printr-un interval de aproximativ șase mii de ani” [15] [16] .

Există, de asemenea, mai multe legende care, cu diferite grade de plauzibilitate, interpretează posibilele premise pentru modul în care s-a dezvoltat tehnologia. N. N. Kachalov reproduce una dintre ele, povestită de anticul naturalist și istoric Pliniu cel Bătrân (sec. I). Această versiune mitologică spune că odată ce negustorii fenicieni de pe malul nisipos, în lipsa pietrelor, au construit o vatră din sifonul african pe care îl transportau - dimineața au găsit un lingou de sticlă la locul incendiului [15] .

Cei care studiază istoria originii acestui material vor ajunge într-o zi la un consens despre locul - Egipt , Fenicia sau Mesopotamia Antică , Africa sau Mediterana de Est și așa mai departe - și despre timp - „acum aproximativ 6 mii de ani” , dar o trăsătură caracteristică fenomenologiei științelor naturale - „sincronismul descoperirilor”, poate fi observată prin unele semne în acest caz, iar diferența chiar și de sute de ani nu contează prea mult, mai ales când diferențe semnificative pot fi urmărite în metoda reconstruită de topire a sticlei.

Relevanța legendelor care povestesc despre originea sticlei se rezumă nu atât la aspectele istorice și etnogeografice, care sunt doar indirect importante din punctul de vedere al teoriei cunoașterii , ci la originea tehnologiei ca atare, ca și cum separată de procesele „aleatorie” ale ceramicii, și a devenit punctul de plecare pentru crearea unui material cu proprietăți noi este primul pas spre gestionarea lor, iar mai târziu, spre înțelegerea structurii. Există mai multe versiuni, dintre care una, folosind acest exemplu, încearcă să rezolve întrebarea: ce este sticla? - N. N. Kachalov sugerează [15] :

...să măsoare această perioadă de la apariția ceramicii smălțuite sau, în general, a oricăror produse din silicat smălțuit. Orice glazură, fixată pe un ciob de lut sau, în general, de silicat, are o compoziție de sticlă, iar cea mai plauzibilă versiune a descoperirii sticlei ca material independent este asociată cu observarea umană a proceselor tehnologiei ceramice. Cu toate acestea, glazura pe faianță veche joacă un rol secundar în produs și este un material opac, adică nu are principala trăsătură distinctivă a sticlei și, prin urmare, poate fi numită numai condiționat.

Puțin mai devreme, ideea „relației sticloase” a tuturor materialelor silicate a fost exprimată de I.F. Ponomarev , iar omul de știință subliniază importanța înțelegerii nu atât a genezei sticlei, cât și a rolului studierii structurii acesteia pentru studierea proprietăților. din alte materiale silicate; în același timp, subliniază că aceste considerații sunt încă prezente la M. V. Lomonosov [17] :

Teoria structurii sticlei este importantă nu numai pentru înțelegerea proprietăților produselor din sticlă pură, ci și pentru toate produsele de silicați care au fost la temperaturi de peste +800 °C în timpul producției. Se poate presupune că toate materialele silicate luate în considerare de tehnologia silicaților conțin sticlă. Cuvintele lui M. V. Lomonosov, scrise în „Scrisoarea despre utilizarea sticlei” (1752), sunt remarcabile: „Porțelanul are o parte din rezistența sticlei”. Nu numai porțelan, ci și faianță, ceramică, refractare, ciment - toate conțin una sau alta cantitate de sticlă. Prin urmare, importanța studierii sticlei se extinde enorm, iar concluziile desprinse din cercetările privind structura sticlei sunt importante pentru înțelegerea proprietăților unei game largi de produse tehnice din silicați.

Studiind tehnologia fabricării sticlei egiptene, cercetătorul englez A. Lucas a obținut un oarecare succes. Informațiile sale oferă următoarea idee despre dezvoltarea producției de sticlă în Egipt în perioada „arhaică”, care se încheie în mileniul IV î.Hr. e.

Așa-numita „faință egipteană” (mărgele, amulete, pandantive, farfurii mici pentru incrustații) este un produs acoperit cu o glazură verzuie-albastru. Atribuirea acestora la ceea ce este asociată în prezent „faința” nu poate fi considerată corectă, deoarece nu există o caracteristică principală a acestei categorii de produse - un ciob de lut. Se cunoaște faianța egipteană cu un „ciob” din trei genuri: steatită , făină moale de cuarț și cuarț natural integral. Există o opinie că cele mai vechi probe sunt făcute din steatită. Compoziția acestui mineral este silicat de magneziu, este prezent în natură în cantități mari. Produsele tăiate dintr-o bucată de steatit au fost acoperite cu un amestec de pulbere de materii prime care alcătuiesc glazura și arse. Această glazură, care în compoziție chimică este silicat de sodiu cu un mic amestec de calciu, nu este altceva decât sticlă cu punct de topire scăzut, vopsită în tonuri de albastru și albastru-verzui cu cupru, uneori cu o cantitate suficientă de fier [15] [18] [19] .

Sticlării egipteni au topit sticlă pe vetre deschise în vase de lut. Bucățile sinterizate au fost aruncate fierbinți în apă, unde au crăpat, iar aceste fragmente, așa-numitele frite [21] , au fost măcinate în praf de pietre de moară și s-au topit din nou.

Fritul a fost folosit mult după Evul Mediu, așa că în gravurile vechi și săpăturile arheologice găsim întotdeauna două cuptoare - unul pentru pretopire și celălalt pentru topirea fritelor. Temperatura de penetrare necesară este de +1450 °C, iar temperatura de lucru este de la +1100 la +1200 °C. Topitoria medievală („gutiere” în cehă) era o boltă joasă încălzită cu lemne de foc, unde sticla era topită în vase de lut. Așezat numai din pietre și alumină, nu a rezistat mult timp, dar mult timp nu a fost suficient lemn de foc. Prin urmare, când pădurea din jurul gutei a fost tăiată, aceasta a fost transferată într-un loc nou unde mai era pădure din belșug.

Un alt cuptor, de obicei conectat la o topitorie, a fost cuptorul de călire, unde produsul finit a fost încălzit aproape până la înmuierea sticlei și apoi răcit rapid pentru a compensa solicitările din sticlă (prevenirea cristalizării). Sub forma unui astfel de design, cuptorul din sticlă a durat până la sfârșitul secolului al XVII-lea, însă, lipsa lemnului de foc a forțat unele Hut, mai ales în Anglia, să treacă la cărbune deja în secolul al XVII-lea; iar din moment ce dioxidul de sulf care iese din cărbune a nuanțat sticla în galben, britanicii au început să topească sticla în așa-numitele vase închise, acoperite. Acest lucru a împiedicat și a încetinit procesul de topire, astfel încât a fost necesară pregătirea încărcăturii nu atât de greu și, totuși, deja la sfârșitul secolului al XVIII-lea, focarul de cărbune a devenit predominant.

Fabricarea sticlei și-a păstrat mult timp un caracter de „artizanat”, deoarece suflarea manuală a rămas principala metodă de modelare. Spre exemplu, sticla pentru ferestre (foaia) până la începutul secolului al XX-lea a fost produsă în principal prin „metoda cilindrului”: pentru a obține tablă de sticlă, suflatorul de sticlă sufla manual un cilindru mare, care apoi era tăiat și îndreptat. Abia la începutul secolului al XX-lea, inginerul belgian Emile Fourko a dezvoltat o metodă de producere mecanică a sticlei de ferestre folosind metoda de tragere [22] .

Informații interesante sunt relevante și pentru istoria sticlei și pentru faptul că sticla, în sens general, în timpul existenței sale, spre deosebire de multe alte materiale, nu a suferit practic nicio modificare (cele mai timpurii exemple de ceea ce au început să numească sticlă nu diferă de cunoscutul sticla sticla; excepția, desigur, sunt tipurile de pahare cu proprietăți dorite), dar în acest caz vorbim despre o substanță și material de origine minerală, care și-a găsit aplicație în practica modernă.

Stiinta sticlei

Mihail Vasilevici Lomonosov a pus bazele abordării științifice a studiului și topirii sticlei . Oamenii de știință au efectuat prima topire sistematizată tehnologic a peste 4 mii de pahare. Practica de laborator și principiile metodologice pe care le-a aplicat diferă puțin de cele considerate în prezent tradiționale, clasice.

Utilizarea proprietăților tehnologice ale sticlelor minerale

Sticla naturală, fiind unul dintre primele materiale naturale care a fost utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi, atât ca unealtă de muncă, cât și ca parte a diferitelor tipuri de arme (cuțite, vârfuri de săgeți, sulițe și așa mai departe), pentru fabricarea de bijuterii și alte articole de uz casnic, - și ca diverse elemente ale ritualurilor, de exemplu. - Aztec și Maya ; - datorită structurii sale, posedă și proprietăți aparent paradoxale care sunt inaccesibile multor alte materiale tradiționale, care a fost folosită de aceiași azteci care au făcut unelte unice. Tocmai proprietățile sticlei ca substanță amorfă, pe de o parte, înzestrând-o cu fragilitate, sunt dezavantajul și inaplicabilitatea sa pentru fabricarea, de exemplu, de unelte care necesită o rezistență sporită (fostul dezavantaj este acum într-un număr mare). de cazuri și o serie de metode tehnologice au fost depășite) , pe de altă parte, această absență a rețelei cristaline i-a oferit un avantaj, motiv pentru care nici un singur bisturiu metalic nu poate fi încă comparat cu primul medical, instrumente chirurgicale în ceea ce privește claritatea lor, capacitățile de ascuțire. Partea de lucru a acestuia din urmă (teșit) poate fi ascuțită până la o anumită limită - în viitor este aproape imposibil să scapi de „fierăstrău”, în timp ce acest prag, de exemplu, nu este în bisturiile obsidiane - absența unui rețeaua cristalină le permite să fie ascuțite la nivel molecular, ceea ce oferă un avantaj incontestabil în microchirurgie, în plus, nu sunt supuse coroziunii. Acest exemplu, deși este legat de mineralele sticloase, este foarte indicativ pentru înțelegerea unei proprietăți structurale a sticlei precum amorfismul. Dar acum aceste proprietăți sunt folosite și la crearea instrumentelor de precizie din sticlă artificială [23] [24] .

Structura sticlei

Termenul „structură de sticlă” implică o descriere a două aspecte strâns legate, dar adesea considerate independent - geometria aranjamentului reciproc al atomilor și ionilor care alcătuiesc sticla și natura legăturilor chimice dintre particulele care o formează. . După cum sa menționat deja, structura sticlei corespunde structurii lichidului din domeniul de tranziție sticloasă. Acest lucru determină faptul că problemele structurii topiturii și sticlei de formare a sticlei sunt cel mai strâns legate între ele. Orice realizare în studiul structurii lichidelor și topiturii creează oportunități suplimentare pentru dezvoltarea teoriei structurii sticlei și invers [2] .

Dezvoltarea ideilor despre structura sticlei trece prin ipoteze care explică experimentele – la teorii care prind contur matematic și implică verificarea cantitativă în experiment. Astfel, înțelegerea structurii substanțelor sticloase (și parțial - lichide) se datorează perfecțiunii metodelor de cercetare și aparatului matematic, capacităților tehnice. Concluziile permit în continuare, îmbunătățind metodologia, să se dezvolte teoria structurii sticlei și a substanțelor amorfe similare [25] .

Metode de cercetare

Strict vorbind, metodele experimentale pentru studierea structurii ochelarilor au mai puțin de o sută de ani, deoarece numai analiza cu raze X, care oferă într-adevăr o imagine reală a structurii unei substanțe, poate fi clasificată ca atare în întregul înțelegere. a structurii sticlei. Printre primii care au început să folosească împrăștierea cu raze X pentru a analiza structura ochelarilor au fost studenții academicianului A. A. Lebedev , care în 1921 au prezentat așa-numita ipoteză „cristalită” a structurii sticlei, iar la începutul anilor 1930. , în scopul cercetării, numită metodă - prima din URSS a organizat un grup în laboratorul său - condus de E. A. Poray-Koshits și N. N. Valenkov.

Cu toate acestea, rolul primordial nu numai în aspectul teoretic al problemei, evaluarea caracteristicilor termodinamice, ci și în implementarea experimentului, în înțelegerea metodologiei de stabilire a acestuia, în evaluarea și acordul cu teoria rezultatelor sale, este jucat de așa-numitele metode model. Acestea includ metoda EMF , metoda electrodului, metoda spectrometrică de masă și metoda rezonanței magnetice nucleare . Și dacă primul a fost folosit deja în fazele inițiale ale dezvoltării electrochimiei , al doilea își datorează originea electrodului de sticlă , care și-a găsit aplicație deplină atât ca obiect de studiu (materialul electrodului de sticlă), cât și ca dispozitiv care oferă informații nu numai despre cursul proceselor dintr-o substanță, din care constă, ci și indirect - despre structura acesteia. Metoda electrodului a fost propusă la începutul anilor 1950 de M. M. Schultz . Printre primii care au început să studieze sticla prin metoda RMN a fost fizicianul american F. Bray [2] . Acum arsenalul de metode de modelare a fost completat datorită utilizării microscopiei optice confocale, care face posibilă observarea locației particulelor coloidale de dimensiuni micrometrice în volum. Atomii care formează sticla sunt imitați în experiment de particule de gel coloidal suspendate într-o matrice polimerică. Experimentele conduse de P. Royal sunt discutate în secțiunea următoare [26] .

Ipoteze clasice

Studiul structurii substanțelor monocristaline, chiar și în prezent, necesită îmbunătățirea metodelor experimentale și a teoriei împrăștierii. Teoria lui M. Laue , legea Bragg-Wulf și analiza difracției cu raze X a cristalelor ideale au transformat legile cristalografiei lui E. S. Fedorov în legi bazate pe înțelegerea structurii și coordonatele exacte ale atomilor bazei unui singur cristal: cinematic - pentru un cristal imperfect (mozaic) ideal și dinamic - pentru un singur cristal - oferă valori ale puterii de împrăștiere integrale, care în aceste cazuri nu sunt în conformitate cu valorile experimentale reale, mult mai complexe cristale. Iar pentru știința materialelor, cele mai importante sunt tocmai aceste abateri de la structura ideală, care sunt studiate prin împrăștiere suplimentară a razelor X, ceea ce nu este implicat nici de teoriile de împrăștiere cinematice, nici dinamice ale cristalelor ideale [25] .

Dificultăți suplimentare apar în studiul structurilor substanțelor lichide și sticloase, care nu implică utilizarea nici măcar de metode similare de cristalografie, chimie cristalină și fizica stării solide - științe care studiază corpurile cristaline solide.

Condițiile preliminare de mai sus au devenit baza pentru apariția a aproape o duzină de ipoteze ale structurii sticlei, o parte semnificativă dintre ele, bazate doar pe o gamă relativ restrânsă de proprietăți și modele care nu au fost supuse unei analize epistemologice a gradului. de fiabilitate, este lipsită de o bază primară pentru formarea unei teorii, cu toate acestea, cu nume spectaculoase sunt declarate în mod regulat. Au existat deja cristaliți, rețea dezordonată, structură polimerică, structură polimer-cristalită, model ionic, paracristale, structoni, vitroizi, glassoni, microheterogeneitate, eterogenitate submicrogenă, structură neomogenă chimic, structură micelară și alte denumiri, a căror apariție este dictată. prin nevoia de a interpreta rezultatele unuia, în cel mai bun caz, câteva experimente private. Optimiștii cer o teorie generală strictă a stării sticloase, pesimiștii exclud în general posibilitatea creării acesteia [25] .

Spre deosebire de solidele cristaline (toți atomii sunt împachetati într-o rețea cristalină ), în starea sticloasă nu există un astfel de aranjament pe distanță lungă a atomilor. Sticla nu poate fi numită un lichid supervâscos , care are doar ordine pe rază scurtă - ordonarea reciprocă numai a moleculelor și atomilor învecinați. Ochelarii se caracterizează prin prezența așa-numitei ordine medii a aranjamentului atomilor - la distanțe care depășesc doar puțin pe cele interatomice [26] .

Tocmai soluționarea chestiunii ordinii medii, a posibilei ordonări structurale de acest fel îi sunt dedicate experimentele conduse sub conducerea lui P. Royal, care ar trebui să confirme ipoteza lui Ch. Frank acum o jumătate de secol. , conform căruia blocarea atomilor în structura de sticlă are loc în procesul de întrepătrundere a grupurilor icosaedrice - figuri stereometrice cu 20 de laturi cu simetrie de cinci ori. Rezultatele preliminare ale experimentelor cu un model de sticlă foarte simplificat sugerează validitatea acestei ipoteze [26] .

Caracteristicile termodinamice ale topiturii și sticlelor care formează sticla

Formarea unei legături primare („centrul”) de cristalizare în topitură duce la apariția unei interfețe între faza cristalină și cea lichidă, ceea ce presupune o creștere a energiei libere a sistemului, care la temperaturi sub temperatura lichidului, adică corespunzătoare stării lichide, care este termodinamic mai puțin stabilă decât starea cristalină, altfel - metastabilă - energie mai mică decât energia liberă a unui lichid de aceeași masă. Odată cu o scădere a dimensiunii corpului, raportul dintre suprafața acestuia și volumul crește - raza mai mică a centrului de cristalizare corespunde unei creșteri a energiei libere asociată cu apariția unei separări de fază. Pentru orice lichid în stare metastabilă la fiecare temperatură dată, raza critică a centrului de cristalizare este caracteristică, mai mică decât energia liberă a unui anumit volum de materie, inclusiv a acestui centru, este mai mare decât energia liberă a unui volum de materie. de aceeași masă, dar fără centru. La o rază egală cu cea critică, aceste energii sunt egale, iar la o rază care o depășește pe cea critică, creșterea ulterioară este regulată termodinamic. Contradicțiile termodinamicii, care este valabilă pentru macroobiecte, sunt înlăturate prin prezența următorului fenomen: fluctuațiile constante de energie în microobiecte (relativ mic ca număr de atomi) afectează fluctuațiile lor interne de energie de o anumită valoare medie. Pe măsură ce temperatura scade, numărul de centri „subcritici” crește, ceea ce este însoțit de o creștere a razei lor medii. Pe lângă factorul termodinamic, factorul cinetic afectează viteza de formare a centrilor: libertatea de mișcare a particulelor unele față de altele determină viteza de formare și creștere a cristalelor [2] .

Proprietăți sticlei

Sticla este o substanță izotropă anorganică, un material cunoscut și folosit din cele mai vechi timpuri. Există și sub formă naturală, sub formă de minerale ( obsidian - sticlă vulcanică), dar în practică - cel mai adesea, ca produs al fabricării sticlei - una dintre cele mai vechi tehnologii din cultura materială. Structural - o substanță amorfă, agregat înrudit cu categoria - solid / lichid. În practică, există un număr mare de modificări, implicând o mulțime de posibilități utilitare variate, determinate de compoziție , structură , proprietăți chimice și fizice .

Indiferent de compoziția lor chimică și de intervalul de temperatură de solidificare, sticla are proprietățile fizice și mecanice ale unui corp solid și ale unui lichid supravâscos, păstrând capacitatea de a trece reversibil de la o stare lichidă la una sticloasă (această definiție ne permite să observăm că , la figurat, sticla, în sens larg, se referă la toate substanțele conform analogiei procesului de formare și a unui număr de proprietăți formale, așa-numita stare sticloasă - aici se termină, deoarece, după cum se știe, o materialul se caracterizează în primul rând prin calitățile sale practice, care determină o determinare mai riguroasă a ochelarilor ca atare în știința materialelor). Cu toate acestea, vâscozitatea sticlei la temperatura camerei este atât de mare încât nu are nicio semnificație practică - fluiditatea sticlei nu se manifestă în niciun mod vizibil în perioade de timp de zeci și sute de ani [27] .

În prezent, materialele au fost dezvoltate pentru o gamă extrem de largă, cu adevărat universală de aplicații, care sunt atât inerente inițial (de exemplu, transparență [28] , reflectivitate, rezistență la medii agresive , frumusețe și multe altele), cât și anterior necaracteristice sticlei. - calitățile sale sintetizate (de exemplu - rezistență la căldură , rezistență , bioactivitate, conductivitate electrică controlată etc.). Diferite tipuri de ochelari sunt utilizate în toate sferele activității umane: de la construcții, arte plastice, optică, medicină - la echipamente de măsurare , înaltă tehnologie și astronautică , aviație și echipamente militare . Este studiat de chimia fizică și alte discipline conexe și independente [29] .

În stare solidă, sticlele silicate sunt foarte rezistente la reactivii obișnuiți (cu excepția acidului fluorhidric, topituri sau soluții concentrate fierbinți de alcalii și topituri ale anumitor metale) și la acțiunea factorilor atmosferici. Aplicația lor cea mai largă se bazează pe această proprietate: pentru fabricarea articolelor de uz casnic, geamuri pentru ferestre, sticlă pentru transport, blocuri de sticlă și multe alte materiale de construcție, în scopuri medicale, de laborator, de cercetare și în multe alte domenii.

În scopuri speciale se produce sticlă rezistentă la chimicale, precum și sticlă rezistentă la anumite tipuri de influențe agresive.

Proprietățile fizice ale sticlei

Densitatea sticlei depinde de compoziția sa chimică. Se crede că sticla de cuarț pur ( cuarț topit ) are densitatea minimă dintre paharele de silicat - 2200 kg / m³ (deși unele pahare borosilicate sunt mai puțin dense). Dimpotrivă, densitatea paharelor ( cristal , sticlă de plumb etc.) care conțin oxizi ai elementelor grele - plumb , bismut , tantal , bariu - ajunge la 7500 kg/m³. Densitatea sticlei convenționale de silicat de sodiu-calciu, inclusiv geamurile pentru ferestre, variază între 2500-2600 kg/m³ . Când temperatura crește de la temperatura camerei la 1300 °C, densitatea majorității paharelor scade cu 6-12%, adică, în medie, pentru fiecare 100 °C, densitatea scade cu 15 kg/m³ .
Modulul Young (modulul de elasticitate) al ochelarilor depinde și de compoziția lor chimică și poate varia de la până la MPa. Pentru a crește elasticitatea, oxidul de siliciu este parțial înlocuit cu oxizi de calciu , aluminiu , magneziu , bor . Oxizii metalici măresc modulul elastic, deoarece rezistența legăturii MeO este mult mai mare decât rezistența legăturii SiO. Modulul de forfecare 20.000-30.000 MPa , raportul lui Poisson 0,25. $50\cdot 10^{3}$ $60\cdot 10^{3}$
Rezistență : Pentru sticlă obișnuită , rezistența la compresiune este de la 500 la 2000 MPa (pentru sticlă pentru ferestre, aproximativ 1000 MPa). Rezistența la tracțiune a sticlei este mult mai mică, motiv pentru care rezistența la încovoiere a sticlei este măsurată prin rezistența la tracțiune. Această rezistență variază de la 35 la 100 MPa. Prin întărirea sticlei, este posibilă creșterea rezistenței acesteia de 3-4 ori. O altă modalitate de a îmbunătăți rezistența este difuzia schimbului de ioni . De asemenea, crește semnificativ rezistența ochelarilor prin tratarea suprafeței lor cu reactivi chimici pentru a elimina defectele de suprafață (fisuri mici, zgârieturi și așa mai departe).
Duritatea sticlei, ca și multe alte proprietăți, depinde de impurități. Pe scara Mohs , este de 6-7 unități, care se află între duritatea apatitei și a cuarțului . Cele mai dure sunt paharele de cuarț și borosilicați cu conținut scăzut de alcalin. Odată cu creșterea conținutului de oxizi alcalini, duritatea sticlei scade. Cea mai moale este sticla cu plumb.
Fragilitate . În zona temperaturilor relativ scăzute (sub punctul de topire ), sticla este distrusă prin acțiune mecanică fără deformare plastică vizibilă și, astfel, aparține materialelor ideal fragile (împreună cu diamantul și cuarțul). Această proprietate poate fi reflectată în rezistența specifică la impact. Ca și în cazurile anterioare, o modificare a compoziției chimice face posibilă controlul acestei proprietăți: de exemplu, introducerea bromului aproape dublează rezistența la impact. Pentru sticla de silicat, rezistența la impact este de la 1,5 la 2 kN / m, care este de 100 de ori mai mică decât fierul .
Conductivitatea termică a sticlei este foarte scăzută și este egală cu 0,017–0,032 cal/(cm s deg) sau de la 0,711 până la 1,339 W/(m K). Pentru sticlă, acest număr este de 0,0023 cal/(cm s deg) (0,96 W/(m K)) .
temperatura de tranziție sticloasă . Sticla este un material termoplastic; atunci când este încălzită, se înmoaie treptat și devine lichidă. Trecerea la lichid are loc într-un anumit interval de temperatură, a cărui valoare depinde de compoziția chimică a sticlei. Sub temperatura de tranziție vitroasă Tc , sticla devine casantă. Pentru sticla de silicat obișnuită, T c = 425–600 °C . Peste Tc , paharul devine lichid. La aceste temperaturi, topirea sticlei este procesată în produse.

Stare sticloasa

Sticlele se formează ca urmare a suprarăcirii topiturii la o viteză suficientă pentru a preveni cristalizarea. Din acest motiv, ochelarii păstrează de obicei o stare amorfă pentru o perioadă lungă de timp. Topiturile anorganice capabile să formeze o fază de sticlă trec în stare sticloasă la temperaturi sub temperatura de tranziție vitroasă T c (la temperaturi peste T c, substanțele amorfe se comportă ca topituri, adică sunt în stare topită).

Sticla poate fi obținută prin răcirea topiturii fără cristalizare. Practic, orice substanță dintr-o stare topită poate fi transferată într-o stare sticloasă. Unele topituri (cum ar fi substanțele individuale care formează sticla) nu necesită răcire rapidă pentru aceasta. Cu toate acestea, unele substanțe (cum ar fi topiturile care conțin metale) necesită o răcire foarte rapidă pentru a evita cristalizarea . Astfel, pentru a obține sticle metalice , sunt necesare viteze de răcire de 10 5 -10 6 K/s. Sticla poate fi, de asemenea, obținută prin amorfizarea substanțelor cristaline, de exemplu, prin bombardarea cu fascicul de ioni, sau prin depunere de vapori pe substraturi răcite.

În timp ce valoarea unei proprietăți a unui lichid (atât stabil, cât și metastabil) este determinată numai de compoziția sa, temperatură și presiune, valoarea unei proprietăți a unui lichid neechilibrat sau a unei substanțe sticloase depinde, de asemenea, de starea structurală. În acest caz, este tentant să descrii structura unui lichid arbitrar printr-un singur parametru. Ca urmare, metoda propusă de A. Tool [30] pentru descrierea stării structurale a unei substanțe sticloase prin caracterizarea așa-numitei temperaturi structurale Tf ( fictive temperature), adică cea la care sticla studiată cu o structura dată este în stare de echilibru [2] . Ulterior, a fost relevată imposibilitatea practică de a descrie starea sticloasă printr-o singură valoare a temperaturii structurale și necesitatea utilizării unui întreg spectru de astfel de temperaturi [31] . În prezent, împreună cu interpretarea relaxării, tranziția sticloasă a substanțelor amorfe se explică prin formarea unui număr suficient de legături interatomice în timpul răcirii, care conferă substanței proprietăți în stare solidă, și nu doar o modificare a dimensiunii Hausdorff a a fost dezvăluit sistemul de legături de la fractal la tridimensional [32] , dar și formarea structurilor fractale în timpul tranziției sticlei [33 ] .

Vâscozitatea substanțelor amorfe este o funcție continuă a temperaturii: cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mică vâscozitatea substanței amorfe. De obicei, topiturile substanțelor care formează sticlă au o vâscozitate ridicată în comparație cu topiturile substanțelor care nu formează sticlă [34] .

Ochelarii, în special datorită structurii polimerului, au capacitatea de a fi eterogene . Polimerizarea sticlelor în stare sticloasă le conferă calități individuale care determină, în funcție de natura acestor formațiuni structurale, gradul de transparență și alte proprietăți ale sticlei. Prezența în compoziția sticlei a compușilor unuia sau altui element chimic , oxidul de metal, poate afecta culoarea acestuia, gradul de conductivitate electrică și alte proprietăți fizice și chimice.

Compoziția și tehnologia sticlei

Substanțe care formează sticlă

Substanțele care formează sticlă includ:
Oxizi :

Fluoruri :

AlF 3

si altii.

Principalele grupe de sticlă după compoziția chimică

În funcție de principala substanță care formează sticlă utilizată, sticlele sunt oxid (silicat, cuarț , germanat, fosfat, borat), fluorură, sulfură și așa mai departe.

Tipuri de pahare de silicat

Metoda de bază pentru producerea sticlei silicate este topirea unui amestec de nisip de cuarț (SiO 2 ) , sodă (Na 2 CO 3 ) și carbonat de calciu (CaCO 3 ). Rezultă un compus de compoziție Na2O· CaO · 6SiO2 .

Sticla conține 70-75% dioxid de siliciu (SiO 2 ) ca component principal , obținut din nisip de cuarț, cu condiția ca acesta să fie granulat corespunzător și fără orice contaminare. Venețienii foloseau nisip pur din râul Po pentru aceasta, sau chiar îl importau din Istria, în timp ce sticlarii boemi obțineau nisip din cuarț pur.

A doua componentă, oxidul de calciu (CaO), face sticla rezistentă chimic și îi sporește strălucirea. Pe sticlă merge sub formă de var. Vechii egipteni obțineau oxid de calciu din piatra zdrobită a scoicilor de mare, iar în Evul Mediu era preparat din cenușa copacilor sau algelor marine, deoarece calcarul nu era încă cunoscut ca materie primă pentru fabricarea sticlei. Sticlării boemi din secolul al XVII-lea au fost primii care au amestecat creta în masa de sticlă .

Următoarea componentă a sticlei sunt oxizii de metale alcaline - sodiu (Na 2 O) sau potasiu (K 2 O), care sunt necesari pentru topirea și fabricarea sticlei. Ponderea lor este de aproximativ 16-17%. Ele merg în sticlă sub formă de sifon (Na 2 CO 3 ) sau potasiu (K 2 CO 3 ), care se descompun în oxizi la temperaturi ridicate. Soda a fost obținută mai întâi prin levigarea cenușii algelor marine, iar în zonele îndepărtate de mare se folosea potasiu care conținea potasiu, obținându-se prin levigarea cenușii de fag sau de conifere.

Există trei tipuri principale de sticlă:

Sticlă de soda de var (1Na 2 O : 1CaO : 6SiO 2 )
Sticlă de var potasiu (1K 2 O : 1CaO : 6SiO 2 )
Sticlă cu plumb de potasiu (1K 2 O : 1PbO : 6SiO 2 )

Sticlă soda-calcică

„Sticlă de sodă” („kronglas”, „kron”) poate fi topită cu ușurință, este moale și, prin urmare, ușor de prelucrat și, în plus, este curată și strălucitoare.

Sticlă de potasiu-calciu

Sticla de potasiu , spre deosebire de sticla de sodă, este mai refractară, mai dură și nu la fel de ductilă și capabilă de modelare, dar are un luciu puternic. Pentru că mai devreme se obținea direct din cenușă, în care se află mult fier, sticla avea culoarea verzuie, iar în secolul al XVI-lea se folosea peroxid de mangan pentru a o decolora. Și întrucât pădurea a fost cea care a furnizat materia primă pentru fabricarea acestui sticla, i s-a numit și sticlă de pădure. Se folosea o tonă de lemn per kilogram de potasiu.

Sticlă de plumb

Sticla de plumb (cristal, „sticlă de silex”, „slex”) se obține prin înlocuirea oxidului de calciu cu oxid de plumb. Este destul de moale și fuzibil, dar foarte greu, are o strălucire puternică și un indice de refracție ridicat , descompunând razele de lumină în toate culorile curcubeului și provocând un joc de lumină.

Sticlă borosilicată

Includerea oxidului de bor în locul componentelor alcaline ale încărcăturii conferă acestui sticla proprietăți de infuzibilitate, rezistență la fluctuații bruște de temperatură și medii agresive. Modificarea compoziției și a unui număr de caracteristici tehnologice, la rândul său, afectează costul - este mai scump decât silicatul obișnuit. Folosit la fabricarea sticlei de laborator.

Sticlă de cuarț

Sticla de cuarț pur este obținută prin topirea materiilor prime de siliciu de înaltă puritate (de obicei cuarțit , cristal de rocă ), formula sa chimică este SiO 2 . Caracteristicile sticlei de cuarț sunt transparența pentru razele ultraviolete, refractaritatea și un coeficient de dilatare termică aproape de zero. Din acest din urmă motiv, este rezistent la schimbările de temperatură și la încălzirea neuniformă. Unul dintre principalele domenii moderne de utilizare este becurile cu halogen care funcționează la temperaturi ridicate și becurile cu lămpi cu descărcare în gaz ultraviolet . De asemenea, este uneori folosit ca material pentru piesele mecanice de precizie, ale căror dimensiuni nu ar trebui să se modifice cu temperatura. Un exemplu este utilizarea sticlei de cuarț în ceasurile cu pendul de precizie. Sticla de cuarț poate fi și de origine naturală (vezi mai sus - clastofulgurite), formată atunci când fulgerul lovește depozite de nisip de cuarț (acest fapt stă la baza uneia dintre versiunile istorice ale originii tehnologiei).

Compoziția unor pahare industriale

Compoziție chimică
Sticlă	SiO2 _	B 2 O 3	Al2O3 _ _ _	MgO	CaO	BaO	PbO	Na2O _ _	K2O _ _	Fe2O3 _ _ _	SO 3
Fereastră	71,8	—	2	4.1	6.7	—	—	14.8	—	0,1	0,5
tară	71,5	—	3.3	3.2	5.2	—	—	16	—	0,6	0,2
vesela	74	—	0,5	—	7.45	—	—	16	2	0,05	—
Cristal	56,5	—	0,48	—	unu	—	27	6	zece	0,02	—
Laborator de chimie	68.4	2.7	3.9	—	8.5	—	—	9.4	7.1	—	—
Optic	41.4	—	—	—	—	—	53.2	—	5.4	—	—
cuarzoid	96	3.5	—	—	—	—	—	0,5	—	—	—
electrobalon	71,9	—	—	3.5	5.5	2	—	16.1	unu	—	—
Electrovacuum	66,9	20.3	3.5	—	—	—	—	3.9	5.4	—	—
Medical	73	patru	4.5	unu	7	—	—	8.5	2	—	—
Termorezistent	57,6	—	25	opt	7.4	—	—	—	2	—	—
termorezistent	80,5	12	2	—	0,5	—	—	patru	unu	—	—
termometric	57.1	10.1	20.6	4.6	7.6	—	—	—	—	—	—
De protecţie	12	—	—	—	—	—	86	—	2	—	—
rezistent la radiații	48.2	patru	0,65	—	0,15	29.5	—	unu	7.5	—	—
fibră de sticlă	71	—	3	3	opt	—	—	cincisprezece	—	—	—

Sticlă limpezită

Procesele îmbunătățite de îndepărtare și neutralizare a impurităților de colorare în fabricarea sticlei plane arhitecturale și interioare au permis producătorilor să anunțe lansarea sticlei „clarificate” de diferite mărci, caracterizată prin reproducerea îmbunătățită a culorii obiectelor din spatele geamului și o transmisie mai mare a luminii. În descrierile traduse ale ochelarilor de marcă se găsește termenul „iluminat”, însă acești ochelari nu au nicio iluminare optică , fiind pur și simplu decolorați în vrac.

Coloranți, amortizoare

În producția de sticlă, coloranții sunt de mare importanță, care nu numai că afectează culoarea produsului finit, ci și modifică și accelerează cursul reacțiilor fizice și chimice în timpul topirii sticlei. Amortizoarele sunt aditivi care măresc împrăștierea luminii în sticlă, de la opal ușor până la opacitate lăptoasă completă.

Din cele mai vechi timpuri, paharele au fost colorate prin adăugarea de compuși metalici, cel mai adesea oxizi, la topitură. De exemplu, în producția modernă, CrO 3 este folosit pentru a produce sticlă galbenă , albastru - CuO, verde - FeO, Fe 2 O 3 , maro măsliniu - V 2 O 3 , V 2 O 5 , violet și liliac - NiO și Mn 2 O 3 . Culoarea sticlei depinde nu numai de tipul de oxid, ci și de cantitatea acestuia. De exemplu, oxidul de cobalt (II) în cantități mici dă sticlă albastră, iar în cantități mari - violet-albastru. Oxidul de cupru (II) din sticla soda-calcică dă o culoare albastră, iar în potasiu-zinc - verde.

Tensiuni interne în produsele din sticlă

În timpul răcirii unui produs din sticlă sau a unei piese de prelucrat, răcirea neuniformă, forma complexă și neomogenitățile topiturii conduc la formarea unor tensiuni mecanice interne în masa materialului. Dacă piesa de prelucrat care se răcește prea repede nu se sparge singură - prelucrarea ulterioară, un impact ușor accidental, o scădere a temperaturii pot distruge o astfel de sticlă, chiar dacă impactul pare nesemnificativ. Datorită redistribuirii tensiunilor în masa amorfă a sticlei, în timp, produsul se poate crăpa și fără niciun motiv aparent. Pentru ameliorarea tensiunilor interne, recoacerea pe termen lung a sticlei este utilizată la o temperatură la care este încă posibilă neglijarea modificării formei produsului, dar sticla dobândește deja suficientă fluiditate. Produsele turnate masive sunt răcite foarte lent, de exemplu, oglinzile semifabricate pentru telescoape unice durează câteva luni. Prezența tensiunilor în sticlă poate fi verificată folosind un polariscop : secțiunile solicitate ale sticlei rotesc planul de polarizare al luminii transmise în moduri diferite, iar dispozitivul demonstrează clar starea internă a materialului. În același timp, sticla în unele cazuri poate fi întărită , ceea ce creează o tensiune de compresiune controlată în straturile de suprafață.

Îmbunătățirea proprietăților mecanice ale sticlei

Rezistența teoretică (rezistența la rupere) a sticlei ideale, conform diverselor estimări, este de 20-30 de ori mai mare decât rezistența oțelurilor de structură [35] . Principalul dezavantaj al sticlelor reale, fragilitatea , se datorează prezenței microdefectelor de suprafață și interne, care devin centre din care începe distrugerea părții de sticlă. Rezistența poate fi crescută fie prin netezirea acestor defecte, fie prin forțarea suprafeței de sticlă să lucreze numai la compresie sub orice încărcare reală a piesei.

Netezirea defectelor de suprafață se realizează prin lustruire - mecanică, chimică sau la foc (topire la suprafață). De exemplu, lustruirea chimică prin gravare în acid fluorhidric poate crește rezistența sticlei de la zeci la sute la 5000 MPa. Această din urmă valoare este aproape de limita naturală datorită omogenității efectiv realizabile a structurii interne. Cu toate acestea, sticla fin lustruită trebuie protejată imediat și fiabil de noile microdeteriorări cauzate de manipularea normală (atingerea într-o atmosferă prăfuită etc.). Fără aceasta, rezistența sticlei scade rapid la un nivel apropiat de original.

Esența celei de-a doua metode este de a crea o precomprimare compresivă în straturile de suprafață ale sticlei, care compensează întinderea straturilor interioare din partea de lucru. Acest lucru se realizează prin întărire, aplicarea straturilor de sticlă-smalț, modificarea structurii chimice a suprafeței. Întărirea, adică răcirea rapidă, a unui material amorf, cum ar fi sticla, duce la faptul că straturile de suprafață întărite și răcite continuă să se micșoreze de cele interioare de răcire și întărire, ca și cum diferența de dimensiuni liniare dintre frigul exterior. iar straturile interioare fierbinți și deformațiile cauzate de acesta sunt „înghețate” și tensionate. Emailarea la cald creează la suprafață un strat de sticlă de rezistență echivalentă cu un coeficient de temperatură mai scăzut preselectat de dilatare liniară și chiar și cu o răcire relativ lentă a piesei la temperatura normală de funcționare, acest strat este comprimat. Modificarea chimică a suprafeței este fie îndepărtarea ionilor alcalini din structura de siliciu în stare fierbinte, ceea ce reduce TCLE a suprafeței (apropiindu-se de sticlă de cuarț), fie schimbul de ioni de sodiu cu alții mai mari (potasiu etc.) la o temperatură scăzută, care provoacă „umflarea” stratului de suprafață (un exemplu este binecunoscutul „Gorilla Glass” pentru afișajele smartphone-urilor ).

Sticla călită se sparge la impact (accident de mașină, ușă spartă sau panou arhitectural) în bucăți mici în unghi obtuz care seamănă cu crupa și nu provoacă răni grave. De aici provine termenul englezesc „sticlă de siguranță”. În Rusia, o astfel de sticlă este numită „stalinit”, datorită timpului introducerii sale în practica larg răspândită a producției auto și militare.

O modalitate de a întări și proteja structurile de sticlă finite (ferestrele caselor și mașinilor, ecranele telefoanelor și tabletelor) este să lipiți pe ele diverse folii polimerice cu o grosime de aproximativ 0,1–2,0 mm. Foliile de protecție sunt suficient de dure pentru a rezista la zgârieturi și suficient de flexibile și de dure pentru a nu se crăpa atunci când sunt lovite. Rezistența foliilor groase de „blindare” pentru ferestre și vitrine, atunci când sunt fixate corect pe cadru, permite pentru un timp să reziste la lovirea ferestrei cu o unealtă metalică [36] . S-au creat chiar și filme care fac sticla antiglonț [37] .

Întărirea (sticlă de construcție de tip „îngheț”), contrar credinței populare, slăbește sticla, o face mai fragilă în comparație cu aceeași sticlă monolitică. Sârma de armare în panourile arhitecturale servește pentru a ține fragmente mari de sticlă necălită și, pe parcurs, în scopuri decorative.

Tăiere, prelucrare

Tăierea sticlei - împărțirea acesteia de-a lungul riscului aplicat, care servește ca un concentrator de stres și determină direcția de despicare. Tensiunea poate fi creată atât prin îndoire tradițională, cât și prin încălzire locală cu o flacără sau bobină electrică. Linia de tăiere nu trebuie să fie dreaptă - încălzirea punctului permite ca fisura să fie condusă de-a lungul curbelor destul de abrupte. Riscul aplicat ar trebui să fie suficient de adânc, dar în același timp să aibă margini uniforme, curate, fără așchii; se recomanda pre-ungerea sticlei cu ulei sau kerosen. Riscul ar trebui să fie proaspăt - datorită fluidității amorfe naturale a sticlei, linia aplicată „plutește”, iar după câteva minute va fi mai dificil să spargeți sticla. Diamantul era folosit ca freză, dar acum este aproape exclusiv aliaje dure . Frezele din carbură permit găurirea și chiar strunjirea sticlei, dar metoda principală de prelucrare este diferitele tipuri de șlefuire , de la modelarea simplă a marginilor sticlei interioare și gravarea pe veselă până la fabricarea secțiunilor de laborator și a pieselor modelate cu precizie. Dintre abrazivii specifici se remarcă „crocusul” folosit anterior ( oxid de fier (III) ) și „polirit” ( dioxid de ceriu ) care l-au înlocuit pentru tratarea sticlei auto, precum și cunoscuta „ pastă GOI ”. " (Institutul Optical de Stat) pe baza de oxid de crom (III) . Pentru aplicarea inscripțiilor, faceți rețele de difracție și microrelief similar pe sticlă, se folosește gravarea cu masca în acid fluorhidric .

Lipibilitatea paharelor cu metale

Pentru producția de electrovacuum, echipamente de laborator, electronice, capacitatea ochelarilor de a forma o etanșare stabilă la gaz cu anumite metale și aliaje este importantă. În zorii tehnologiei electrovacuum, sârma de platină a fost folosită pentru fabricarea bucșelor lipite în sticlă , al căror coeficient de dilatare termică este egal cu cel al sticlelor de silicat obișnuite. Desigur, o astfel de joncțiune nu era potrivită pentru producția de masă. Pe măsură ce nevoile industriei lămpilor electrice au crescut, s-a lucrat în trei direcții - dezvoltarea de geamuri speciale cu un TEC egal cu TEC al metalului utilizat, crearea unui material de intrare cu un TEC corespunzător sticlei obișnuite și imbunatatirea tehnologiei materialelor de lipit cu diferite TCR. În primul caz, rezultatul a fost crearea de ochelari „molibden”, „tungsten”, „titan” etc., al căror nume nu are nimic de-a face cu compoziția chimică, dar indică consistența în ceea ce privește TCR cu corespondența corespunzătoare. metal; un exemplu este „piciorul” unei lămpi incandescente cu suporturi de filament de molibden lipite. În al doilea, a fost creat „platină”, un fir bimetalic din oțel nichel acoperit cu cupru într-o cantitate de un sfert din masa totală a firului; TCR-ul acestor metale, însumat într-o asemenea proporție, corespunde TCR-ului sticlei borosilicate, iar cuprul, acoperit cu o peliculă de oxid, formează cu ușurință o cusătură etanșă la gaz de culoare caracteristică cărămizii, care poate fi văzută în toate culorile fluorescente. și lămpi radio. În al treilea caz, spre deosebire de primele două, se formează o joncțiune „inconsecventă” (de exemplu, sticlă borosilicată cu o parte de cupru), care este stabilă în principal datorită elasticității unei piese metalice cu pereți subțiri și într-un interval de temperatură îngust. .

grup de sticlă	TCLE, 10 −7 K −1	Proprietăți [38]
sticlă de cuarț	5,4-5,8	Nu oferă joncțiuni consistente cu niciunul dintre metale; rezistență mecanică și stabilitate termică foarte ridicate; utilizate pentru echipamente de laborator, becuri cu halogen și lămpi cu descărcare de mare intensitate. Conform compoziției chimice, 98,8-99,9% este format din SiO2.
Tungsten	33-40	Tungsten lipit; ochelarii sunt folosiți pentru fabricarea echipamentelor de laborator, a surselor de lumină care funcționează la temperaturi ridicate și la solicitări mecanice semnificative. Acest grup include și ochelarii pyrex (TKLR ca. 33).
molibden	47-49	Molibden de lipit, insidios; domeniul de aplicare este același cu cel al sticlei de tungsten, supusă la mai puține solicitări mecanice și la temperaturi mai scăzute.
titan	72-76	Titanul este lipit; Este utilizat în principal în producția de sticlă de laborator.
platinita	87-100	Platină lipită, platină; Cele mai populare ochelari pentru producerea surselor de lumină (lămpi cu incandescență, fluorescente, cu lumină pe gaz) se disting prin rezistența mecanică medie și stabilitatea termică.
Fier	100-120	Fierul este lipit; folosit pentru producția de sticlă de laborator și pentru turnarea soclurilor în producția de lămpi electrice.
tranzitorie	54-86	Ele sunt folosite pentru a face tranziții de la paharele dintr-un grup la altul, de obicei de la sticlă de molibden la platină sau de la cuarț la wolfram.

Aplicarea diferitelor tipuri de sticlă

Sticla optică

Pentru sticla optică sunt impuse cerințe tehnice speciale. Printre acestea se numără omogenitatea, estimată pe baza analizei experților în funcție de gradul și numărul de dungi din ea și transparența într-un interval dat al spectrului. Formulările specifice (de exemplu, adăugarea de elemente de pământuri rare) fac posibilă reglarea fină a proprietăților optice ale ochelarilor pentru a crea sisteme optice complexe cu cea mai bună compensare a distorsiunii.

În funcție de valorile indicelui de refracție și ale coeficientului de dispersie (sau dispersie medie ), ochelarii optici sunt împărțiți în diferite tipuri. GOST 3514-94 stabilește următoarele tipuri de ochelari optici incolori [39] :

Coroane ușoare (LC)
Coroane de fosfat (FC)
Coroane cu fosfat greu (HPA)
Coroane (K)
Coroane de barit (BC)
Coroane grele (TK)
Coroane super grele (STK)
Coroane speciale (OK)
Cronflints (KF)
silex barit (BF)
Silex barit greu (TBF)
cremene ușoare (LF)
Flints (F)
Cremene grele (TF)
Cremene super grele (STF)
cremene speciale (OP)

Fiecare tip include mai multe mărci de sticlă, în total numărul acestora, determinat de GOST, este de 180.

Prelucrarea sticlei optice este la fel de importantă ca și proprietățile materialului și, în plus, este strâns legată de caracteristicile mecanice și termice ale sticlei. Doar luarea în considerare a întregului complex de factori (încălzirea în timpul șlefuirii, distribuția forțelor și a deformărilor în timpul asamblării piesei de prelucrat etc.) face posibilă obținerea unui element optic cu o formă strict corespunzătoare celei calculate.

Ochelarii optici de înaltă calitate sunt folosiți în cele mai intense industrii științifice - militară, aerospațială, în crearea de instrumente pentru cercetarea științifică fundamentală și optică de consum de înaltă calitate. Prin urmare, nivelul atins de tehnologie pentru fabricarea și prelucrarea sticlei optice reflectă nivelul de dezvoltare al industriei în ansamblu.

Sticlă transparentă și colorată

Sticlă transparentă

Fabricarea sticlei antice s-a bazat pe utilizarea materialelor naturale nerafinate - nisip, cenusa, sifon, minerale slab poluate. Drept urmare, paharul era adesea tulbure și plin de incluziuni. Rețeta sticlei transparente era cunoscută în antichitate, dovadă fiind sticlele și balsamurile antice , inclusiv cele colorate - pe frescele pompeiane vedem mâncăruri complet transparente cu fructe. Dar până în Evul Mediu, când vitraliile s-au răspândit, nu trebuie să întâlnim mostre de fabricare a sticlei care posedă în mod clar aceste proprietăți [40] [41] .

Sticla este utilizată activ în construcții, în special în structurile translucide ale clădirilor.

Sticlă colorată

Masa obișnuită de sticlă după răcire are o nuanță verde-gălbuie sau verde-albăstruie. Sticla poate fi colorată dacă, de exemplu, în compoziția amestecului se adaugă oxizi ai anumitor metale care, în timpul procesului de gătire, își schimbă structura, ceea ce, după răcire, face ca paharele să evidențieze anumite culori din spectrul luminii care trece prin ele. Compușii feroși colorează sticla în culori - de la verde-albăstrui și galben la roșu-maro, oxid de mangan - de la galben și maro la violet, oxid de crom - verde ierb, oxid de uraniu - verde gălbui ( sticla de uraniu ), oxid de cobalt - în albastru ( sticlă de cobalt), oxid de nichel - de la violet la gri-brun, oxid de antimoniu sau sulfură de sodiu - în galben ( argintul coloidal , totuși, colorează cel mai frumos galben ), oxid de cupru - în roșu (așa-numitul rubin de cupru spre deosebire de auriu rubin obținut prin adăugarea de aur coloidal). Sticla de oase se obține prin întunecarea masei de sticlă cu os ars, iar sticla de lapte se obține prin adăugarea unui amestec de feldspat și fluor . Cu aceleași adaosuri, încețoșând masa de sticlă într-un grad foarte slab, se obține sticlă opal. Ochelarii colorați, printre alte aplicații, sunt utilizați ca filtre de culoare .

Dezvoltarea artei vitraliului este asociată cu producerea sticlei colorate transparente de o formă dată . Un alt tip cunoscut de sticla colorata este smaltul mozaic , adesea lucrat manual, cu forme neregulate, diverse nuante si grade de opacitate. Exemple clasice de utilizare a smaltului sunt decorarea templelor bizantine și ansamblurile arhitecturale din Samarkand .

Sticla de artă

Acest material a fost inițial, datorită varietății posibilităților sale decorative și datorită proprietăților sale unice, inclusiv asemănarea cu cele mai frumoase pietre prețioase și, uneori, depășindu-le într-un fel, tocmai prin artă plastică, din momentul în care lingoul pentru prima dată. a apărut în mâna maestrului , - mulțumește și, probabil, întotdeauna, încântător, va fi prezent în viața cuiva capabil să-i aprecieze frumusețea. Ar fi util să ne amintim că la un moment dat doar sticla putea concura cu aurul la prețul său. Într-adevăr, cele mai vechi exemple create de om sunt decorațiunile.

Suflarea sticlei este o operatie care permite obtinerea de diverse forme dintr-o topitura vascoasa - bile, vaze, pahare.

Din punctul de vedere al suflantei de sticlă , paharele sunt împărțite în „scurte” (refractare și rezistente la căldură, de exemplu, „ pyrex ”), plastic într-un interval de temperatură foarte îngust și „lungi” (fuzibil, de exemplu, plumb) – având acest interval mult mai larg.

Cel mai important instrument de lucru al unui suflator de sticlă, țeava sa de suflare este un tub metalic gol de 1-1,5 m lungime, învelit pe o treime în lemn și echipat cu un muștiuc de alamă la capăt. Folosind o țeavă, suflantul de sticlă colectează sticla topită din cuptor, o sufla într-o formă de bilă și o modelează. Pentru a face acest lucru, are nevoie de foarfece metalice pentru tăierea masei de sticlă și atașarea acesteia de tub, pensete lungi din metal pentru tragerea și modelarea masei de sticlă, pentru formarea decorațiunilor în relief etc., o tăietură pentru a tăia întregul produs din tub și o lingură de lemn (sucitor , lobi - sub formă de bobină) pentru nivelarea masei de sticlă tastate. Suflantul de sticlă preformat cu ajutorul acestor unelte („borcan”) este pus într-o matriță din lemn sau fier. Urmele (duze, capac) rămase din repulsie trebuie îndepărtate prin măcinare.

Produsul finit este aruncat de pe tub pe o furculiță și transportat în cuptorul de recoacere. Recoacerea produsului se efectuează timp de câteva ore la o temperatură de aproximativ 500 ° C pentru a elimina tensiunile care au apărut în el. Un produs necoacet se poate sfărâma din cauza lor la cea mai mică atingere și uneori spontan. În scopuri demonstrative, acest fenomen a fost de mult arătat efectiv pe lacrimile batave - picături înghețate de sticlă.

Slefuirea si lustruirea sticlei
Tăierea sticlei
Metalizarea și colorarea sticlei

Tipurile moderne de lucrări de artă din sticlă sunt fuzionarea și prelucrarea cu lampă , creând mici bijuterii și obiecte decorative folosind o lanternă de mână sau o sobă electrică mică de masă.

Email de sticla

Emailul pe bază de pulbere fină de sticlă, fixat prin topire, este utilizat pe scară largă ca strat durabil de finisare pentru plăci ceramice, ustensile ceramice și metalice , obiecte sanitare din metal și faianță, băi de galvanizare și aparate chimice, suprafețe ale sobelor de bucătărie, rezervoarelor mașinilor de spălat și încălzitoare de apă, echipamente medicale și alimentare. „Smalțul fierbinte” artistic este un material cu o paletă relativ bogată, durabilitate și strălucire excelentă, utilizat pe scară largă în ceramică și arta faianței. Termenul „smalt”, aplicat acum vopselelor opace pe bază de polimeri, este înrudit etimologic cu termenul „smalt”, de la germanul smalt, „a se topi”. Emailarea produselor ceramice le conferă proprietățile igienice caracteristice sticlei, le face netede, strălucitoare și întărește suprafața (aspectul unei cupe de faianță înainte de emailare se vede de pe marginea aspră de pe fundul acesteia sau din marginea folosită pentru instalarea în uscător și cuptor ). Înainte de răspândirea autocolantelor durabile din polimer, folosite astăzi pentru a decora vasele de faianță ieftine, un model colorat pe ceramică era aplicat exclusiv prin emailare la cald. Emailarea băilor din oțel și fontă, vaselor și aparatelor chimice, medicale, culinare le conferă rezistența chimică, duritatea și durabilitatea suprafețelor din sticlă, combinată cu rezistența metalului. Emailarea a fost deosebit de comună înainte de utilizarea în masă a oțelurilor inoxidabile și a materialelor plastice în aceste zone.

Smalțul se aplică la suprafață sub formă de amestec de pulbere de sticlă cu apă (slip) cu o densitate de la o suspensie lichidă la o masă nefluidică sau prin pulverizarea unei pulberi uscate. După uscare la aer sau cu o ușoară încălzire, produsul este încălzit până la punctul de topire al sticlei emailate (ardere la 600–900 °C) și răcit lent. Sticla fuzionează într-o peliculă impenetrabilă, aderă la suprafață și se înmoaie parțial în ea dacă este poroasă sau aspră. Daca sticla si baza sunt alese corect, iar stratul de email este suficient de subtire, produsul rezista bine la fluctuatiile de temperatura. Pentru o rezistență mai mare, se aplică mai multe straturi cu arderea fiecăruia - de exemplu, pe marginile vaselor metalice, a căzilor de baie, puteți vedea un strat negru sau albăstrui de email de grund cu adaos de cobalt și nichel pentru o mai bună aderență la metal. Din păcate, smalțul de sticlă este casant, iar în timpul șocului mecanic, îndoirea sau deformarea bazei metalice, formează așchii și fisuri care expun metalul. Repararea stratului de email este dificilă și nu întotdeauna oportună. Materialele polimerice pentru reparații locale sunt de scurtă durată și sunt instabile în comparație cu sticla, se dezlipesc de-a lungul graniței acoperirilor diferite, plasturele își pierde culoarea inițială, devenind galben cu timpul sau absorbind coloranții. Pentru a renova căzile de uz casnic și rezervoarele industriale uzate, se folosește adesea o acoperire continuă cu un strat gros de material polimeric (cunoscutul serviciu de „smalț pentru cadă”) sau o inserție de plastic care le repetă forma. Cu toate acestea, chiar și o astfel de reparație rareori oferă durabilitate, care, în aceleași condiții, a oferit emailarea la cald.

Pictura artistică cu smalț pe ceramică sau mai mult pe sticlă refractară este tehnologic destul de simplă și răspândită chiar și în condiții de amatori (există o metodă cunoscută de ardere a produselor emailate într-un cuptor cu microunde de uz casnic [42] folosind un creuzet ceramic special cu un strat interior rezistiv). Pentru a obține culori diferite, fie pahare colorate sunt măcinate, fie se adaugă pigmenți la pulberea sau slip finit. Pe lângă pictura manuală, atât de autor, cât și „conveior”, există aplicarea unui decor simplu pe un șablon și imprimarea full-color la mașină - tot cu arderea ulterioară a pulberii aplicate. Smalțul la cald tradițional ar trebui să se distingă de vopselele și decalcomanele polimerice moderne - materiale care reduc costul tehnologiei, nu necesită temperaturi ridicate pentru fixare, dar nici nu au durabilitate și caracteristici pitorești caracteristice ale sticlei.

Compozițiile de sticlă-smalț sunt, de asemenea, folosite pentru izolarea electrică a suprafețelor (de exemplu, în condensatoare) și ca „clei” la temperatură înaltă la asamblarea carcasei (metal-)ceramice ale dispozitivelor electronice și de altă natură.

Ochelari fotocromici, termocromici și atermici

Ochelarii foto și termocromici sunt capabili să modifice în mod reversibil absorbția luminii sub influența luminii sau, respectiv, a temperaturii. Ochelarii fotocromatici care se întunecă la lumină au fost folosiți pe scară largă încă de la mijlocul secolului al XX-lea ca lentile pentru ochelarii „cameleon” pentru vitrarea clădirilor în climă caldă. Pe mașini, o astfel de sticlă nu a prins rădăcini din cauza caracteristicilor necorespunzătoare de reglare a luminii, dar sunt adesea folosiți ochelari atermici, care transmit slab razele infraroșii și reduc încălzirea habitaclului de către soare; se pot distinge prin nuanța lor caracteristică, de obicei verzuie.

Sticla electrocroma

Pentru aplicațiile cu o schimbare controlată a transparenței, s-au creat materiale electrocromice - geamuri laminate și filme colorante, care sunt un pachet de electrozi transparenți și o matrice de film polimeric cu incluziuni de cristale lichide sau ioni anorganici, închise între straturi de sticlă obișnuită sau folii de protecție pentru lipirea de un element de sticlă existent. Când se aplică tensiune electrozilor, poziția relativă a incluziunilor din matrice se modifică, modificând proprietățile optice ale pachetului. Sticla în sine din ambalaj joacă doar rolul unui element structural de rezistență și protecție, spre deosebire de ochelarii fotocromatici, care sunt colorați în vrac.

Sticla inteligentă

Sticla inteligentă este un termen colectiv modern pentru sticlă, ferestre și structuri interioare din sticlă, ale căror caracteristici și funcții depășesc cele tradiționale. Acestea pot fi ochelari care își modifică proprietățile optice (ceață, transmitanță , coeficient de absorbție a căldurii etc.) la iluminare, temperatură sau când se aplică o tensiune electrică, panouri interioare cu funcție de încălzire a încăperii, emitere de sunet sau trecere la o proiecție mată. ecran . Cea mai largă interpretare a conceptului de geam „inteligent” în arhitectură poate include chiar, de exemplu, ferestrele cu sisteme de ventilație mecanică automată. Sticla inteligentă pentru automobile, de regulă, înseamnă triplex electrocromic .

Sticla ca dielectric

Ca material pentru izolatori, sticla se distinge prin rezistență electrică ridicată, rezistență la deteriorarea suprafeței, pierderi dielectrice relativ scăzute, rezistență la căldură, impermeabilitatea la gaz a materialului și a joncțiunilor, inerție, rezistență relativă și stabilitate dimensională ridicată, invariabilitatea parametrilor în timp cu o alegere adecvată a modurilor. Izolatoarele de sticla sunt folosite in liniile de inalta tensiune, in marea majoritate a dispozitivelor electrovacuum, carcase de condensatoare, tranzistoare, microcircuite, indicatoare, relee si alte componente electronice, in special cele critice. Condensatorii sunt cunoscuți sub forma unui pachet sinterizat de plăci metalice izolate cu sticlă și fire în izolație din fibră de sticlă rezistentă la căldură.

Lasere pe sticlă

Sticla de tipuri speciale ( dopată cu neodim , nesilicat etc.) este utilizată pe scară largă ca mediu activ în laserele cu stare solidă. Sticla face posibilă crearea de elemente active de dimensiuni mari și de bună calitate optică, pentru aplicații variind de la prelucrarea metalelor comerciale până la experimente de fuziune cu puteri pulsate de sute de terawatt .

pH-metru

La începutul secolului al XX-lea, când se studia comportamentul sticlei în soluții de electroliți , a fost descoperită o dependență aproape liniară a EMF a unei celule galvanice , unul dintre electrozii fiind fabricat din sticlă de sodă obișnuită (în practică, în forma unei pelicule de sticlă subțire, slab conductoare de electricitate, care acoperă un corp suficient de conductor de electricitate), asupra concentrației ionilor de hidrogen în soluție (pH). A devenit posibil, folosind un voltmetru sensibil, să se măsoare direct cât de „acidă” sau „alcalină” este soluția de testare. Lucrul cu un electrod de sticlă este mai simplu și mai ieftin decât cu platină , avantajele față de indicatorii chimici sunt continuitatea măsurării, evaluarea cantitativă strictă, niciun efect asupra soluției, capacitatea de a include contorul în circuitul de control automat al echipamentelor chimice. Electrodul de sticlă este inert chimic și stabil în timp. Teoria electrodului de sticlă a fost dezvoltată în detaliu la mijlocul secolului al XX-lea, ca rezultat al eforturilor deliberate ale științei asociate cu crearea de tehnologii industriale pentru producerea de uraniu și plutoniu pentru arme. Acum, pH-metrele sunt disponibile publicului, iar domeniul de aplicare al ionometriei (măsurând nu numai pH-ul, ci și concentrația altor ioni folosind electrozi corespunzători) este extrem de larg.

Sticlă poroasă

Când sticla de silicat obișnuită este tratată cu apă sau soluții acide, compușii de metal alcalin și bor sunt spălați de pe suprafața sa, lăsând o peliculă spongioasă de molecule de dioxid de siliciu aderente. Prin selectarea compoziției și a tratamentului termic al sticlei inițiale, a solventului și a condițiilor de leșiere, se poate realiza o leșiere aproape completă a Na 2 O și a anhidridei borice, obținându-se o structură rigidă de silice cu pori traversați de dimensiune moleculară, care păstrează aspectul. a probei de sticlă prelevată. Un astfel de material se caracterizează prin repetabilitate bună a dimensiunii porilor, dispersia sa mică în probă și poate fi utilizat ca adsorbant selectiv eficient în cromatografie, separarea gazelor și a altor substanțe, biosinteză, ca substrat pentru fixarea microorganismelor, filtru molecular, un purtător de catalizator și în multe alte domenii ale științei, tehnologiei și medicinei.

Sticlă spumă

Sticla spumă nu trebuie confundată cu sticla poroasă - o clădire termoizolantă și un material structural obținut prin spumarea masei de sticlă din cauza aditivilor din încărcătură care emit gaze la temperatură ridicată. Sticla spumă se caracterizează prin prezența porilor închiși relativ mari, greutate specifică scăzută (plutește în apă), opacitate. Se folosește sub formă de blocuri de construcție și părți modelate de izolație termică, granule cum ar fi argila expandată , așchii zdrobite, cum ar fi pietriș, pentru umplerea cavităților și umplerea betonului ușor. Când este aplicat în construcție, are rezistență bună la căldură și foc, suficientă inerție chimică și biologică, nu absoarbe apă, nu emite praf fin și fibros.

Fibră de sticlă și fibră de sticlă

Sticla obișnuită poate fi folosită pentru a obține fire subțiri, foarte flexibile, potrivite pentru fabricarea țesăturilor. Un monofilament de orice lungime necesară este produs prin tragerea din topitură, iar o masă de fibre scurte asemănătoare bumbacului este produsă prin pulverizarea unui jet de sticlă cu gaz fierbinte.

Fibrele de sticlă sunt foarte puternice și rigide ( rezistența la tracțiune este comparabilă cu oțelul, elasticitatea - cu aliaje dure de aluminiu), ieftin de fabricat, păstrează proprietățile dielectrice, rezistența chimică și refractaritatea sticlei. Țesăturile, firele liniare și fibrele de sticlă discontinue (asemănătoare lânii) sunt folosite pentru a produce un număr mare de compozite ( fibră de sticlă , fibră de sticlă, materiale plastice turnate umplute cu sticlă), izolatoare electric (bandă de sticlă țesută, împletituri de sârmă) și termoizolante ( sticlă ). lână , material nețesut ).

În construcții, armătura cu fibră de sticlă pentru beton câștigă popularitate, precum și armarea distribuită în volum a amestecurilor de beton cu fibre de sticlă rezistente la alcali (roving) și acoperișuri din bitum laminat pe țesături din fibră de sticlă. În același timp, vata de sticlă și alte materiale din fibră de sticlă nelegate, atunci când sunt utilizate cu neglijență, eliberează praf fin din fibrele ascuțite și dure care pot deteriora pielea și organele respiratorii.

Fibră optică

Fibra din sticlă specială este utilizată pe scară largă în fibra optică . În prezent, acestea sunt în principal linii de comunicație care stau la baza internetului, a rețelelor telefonice și de televiziune locală și a dispozitivelor de distribuție a semnalului optic. Dar este posibil să se creeze din pachete de fibre optice și elemente tradiționale de optică „macroscopică”, de exemplu, lentile.

O fibră optică pentru linii de comunicație este un filament cu două straturi relativ gros (aproximativ 0,1 mm), al cărui miez și placare sunt realizate din diferite tipuri de sticlă și au indici de refracție diferiți; lungimea de undă a radiației laser care funcționează în linie este în concordanță cu „ferestrele” de cea mai mare transparență a sticlei utilizate. Un filament de această grosime este încă suficient de flexibil pentru o instalare ușoară și este echipat cu o înveliș de protecție din plastic rigid, care permite utilizarea fibrelor de sticlă chiar și în condiții casnice ( GPON ). Pe liniile terestre principale, doar sistemele din fibră de sticlă asigură o rază de transmisie de sute și mii de kilometri fără stații intermediare de amplificare, iar în acest moment au înlocuit complet alte tehnologii din această zonă. Lucrările practice cu fibra optică necesită echipamente scumpe pentru sudarea de precizie a sticlei, personal calificat, iar fragmentele de fibre ascuțite, dure și „eterne” rezultate sunt considerate deșeuri periculoase.

Vitrificarea deșeurilor radioactive

Eliminarea deșeurilor radioactive necesită legarea fiabilă a compușilor izotopilor radioactivi, indiferent de dispersia acestora, solubilitatea în apă, degajarea de gaz și căldură și modificările de volum în timp. În acest scop, topirea deșeurilor nucleare în masă de sticlă este utilizată pe scară largă. Sărurile și oxizii corespunzători fie se dizolvă în sticlă, fiind incluși în structura sa chimică, fie rămân sub formă de cristale fin dispersate înconjurate de o masă de sticlă („matrice”). Un bloc dintr-un astfel de material este suficient de puternic, stabil și inert din punct de vedere chimic pentru a preveni răspândirea substanțelor radioactive în mediu cu apă și aer. Blocurile sunt amplasate în spații de depozitare, cum ar fi puțuri adânci în grosimea rocilor stabile și impermeabile, unde pot sta timp de sute de ani înainte de pierderea naturală a radioactivității. Aceeași metodă se propune a fi utilizată pentru conservarea unor substanțe toxice [43] .

În cultură

Proprietățile sticlei au devenit subiectul unui număr de turnuri literare. De exemplu, există astfel de proverbe: treaz ca o bucată de sticlă , prietenia este ca sticla: dacă o spargi, nu o vei pune cap la cap (opțiune: dacă o spargi, nu o vei colecta) [44] .

Vezi și

Note

↑ În natură, există unele lichide care, în condiții experimentale normale, nu pot fi transferate în stare cristalină la răcire. Moleculele polimerilor organici individuali sunt atât de complexe încât nu pot forma o rețea obișnuită și compactă - atunci când sunt răcite, ele intră întotdeauna doar într-o stare sticloasă (pentru mai multe detalii, vezi Teoria echilibrului ochelarilor DiMarzio EA // Ann. New York Acad. Sci. 1981. Vol. 371 p. 1-20). O variantă rară de „necristalizabilitate” a unui lichid este trecerea la o stare sticloasă la temperaturi apropiate de temperatura lichidus T mai mare...chiarsauL Pentru lichidele anumitor compuși chimici, nu se înțelege TL , ci punctul de topire al cristalelor, ci pentru a simplifica punctul de absență ( solidus ) și începutul cristalizării, aici se indică TL , indiferent de omogenitatea substanta. Posibilitatea unei tranziții de la o stare lichidă la o stare sticloasă se datorează vitezei de răcire în domeniul de temperatură în care probabilitatea de cristalizare este cea mai mare - între T L și limita inferioară a intervalului de tranziție sticloasă. Cu cât substanța se răcește mai repede din starea de lichid stabil, cu atât este mai probabil ca aceasta, ocolind faza cristalină, să se transforme într-una sticloasă. Orice substanță care poate intra în stare sticloasă poate fi caracterizată prin așa-numita viteză critică de răcire - viteza minimă admisă la care este reversibilă după răcire să treacă în starea sticloasă. - Shults M. M. , Mazurin O. V. Ideea modernă a structurii ochelarilor și proprietățile lor. - L.: Știință. 1988 ISBN 5-02-024564-X
↑ 1 2 3 4 5 6 Shults M. M. , Mazurin O. V. Înțelegerea modernă a structurii ochelarilor și a proprietăților lor. - L .: Nauka, 1988. ISBN 5-02-024564-X
↑ Walde A. Lateinisches etimologisches Wörterbuch. - Carl Winter's Universitätsbuchhandlung. - 1906. - S. 845.
↑ Orel V. Un manual de etimologie germanică. - Leiden - Boston: Brill, 2003. - P. 135.
↑ Vasmer M. Dicţionar etimologic al limbii ruse, volumul 3. - M .: Progres. - 1964-1973. - S. 752-753.
↑ Chernykh P. Ya. Dicționar istoric și etimologic al limbii ruse moderne, volumul 2. - M .: Limba rusă. - 1993. - S. 200.
↑ Preobrazhensky A. G. Dicționar etimologic al limbii ruse, volumul 2. - M .: Tipografia lui G. Lissner și D. Sovko. - 1910-1914. - S. 549.
↑ Brückner A. Słownik etimologiczny języka polskiego. — Varșovia: Wiedza Powszechna. - 1985. - S. 549.
↑ Boryś W. Słownik etimologiczny języka polskiego. — Wydawnictwo Literackie. - Cracovia, 2005. - P. 604. - ISBN 978-83-08-04191-8 .
↑ Machek V. Etymologický slovník jazyka českého. — Praga: Nakladatelství Československé Akademie Věd. - 1968. - S. 546.
↑ P. Skok. - 1973. - S. 325.
↑ 1 2 Dal Vladimir . Dicționar explicativ al Marii limbi ruse vii: T. 1-4: T. 4: C-V. - Retipărire: M .: A/O Publishing Group „Progres”, „Univers”, 1994. ISBN 5-01-004162-6
↑ Rusinov N. D. Limba rusă veche. Manual pentru studenții specialităților filologice și istorice ai universităților și institutelor pedagogice. - M .: Liceu. 1977. S.
↑ Oamenii de știință au creat un lemn transparent care este mai puternic și mai ușor decât sticla. (engleză) ? . Preluat la 22 august 2021. Arhivat din original la 22 august 2021. (nedefinit)
↑ 1 2 3 4 Kachalov N. Glass. - M . : Editura Academiei de Științe a URSS, 1959.
↑ The birth of glassmaking Arhivat 21 aprilie 2017 la Wayback Machine . // Kachalov N. Glass. - M . : Editura Academiei de Științe a URSS, 1959.
↑ Ponomarev I. F. Pentru dezvoltarea în continuare a științei sticlei! - Lucrări dedicate memoriei academicianului Ilya Vasilyevich Grebenshchikov. / Redactor-șef profesor K. S. Evstropiev. - Procedurile GI. - T. XXIV. - Problema. 145. - M . : Editura de Stat a Industriei de Apărare, 1956.
↑ Lucas A. Materiale și industrii egiptene antice. - L. , 1948. - X, [2].
↑ Lucas A. Glazed ware in Egypt, India and Mesopotamia. // Journal of Egyptian Archaeology. - L. , 1936. - Nr. 22. - P. 141-164.
↑ Cupă găsită la Köln, într-o înmormântare romană. Prezentat în numele orașului regelui Ludwig I. În partea de sus într-un cerc: Bibe multi annis! (din latină - „Bea încă mulți ani!”)
↑ Frit // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
↑ Alex Baerts, Bruno De Corte, Robin Engels, Karel Haustraete, Stephanie van de Voorde & Patrick Viaene. 18. De ingenieur die het lang wist te rekken // Ingenieurs en hun erfgoed. - Leuven : SIWE, 2009. - S. 66-99. - 100 s.
↑ Despre utilizarea proprietăților structurii amorfe a obsidianului pentru a face bisturii (en.): Obsidian - Pe site-ul Glendale Community College (Arhiva de imagini pentru știința Pământului) (link inaccesibil) . Data accesului: 25 ianuarie 2009. Arhivat din original la 23 februarie 2009. (nedefinit)
↑ „Scalpel conform brevetului aztec” Copie de arhivă din 22 septembrie 2007 la Wayback Machine pe site-ul Bibliotekar.ru
↑ 1 2 3 Porai-Koshits E. A. Câteva paralele filozofice și dialectice în dezvoltarea teoriei structurii substanțelor sticloase. — Rolul metodologiei cunoașterii în rezolvarea problemelor specifice de fizică și chimie // Institutul de Chimie a Silicaților. I. V. Grebenshchikov. L.: Știință. 1991, p. 51
↑ 1 2 3 Ziar. Ru: Poliedrele împiedică întărirea sticlei. // Newspaper.ru. Știința. 23/06/08 - De remarcat o serie de inexactități făcute în articol: de exemplu, chihlimbarul nu poate fi în niciun caz numit sticlă - este o substanță organică, un polimer natural, deși are o structură amorfă; iar sticla, din nou, este clasificată exact ca un corp solid și așa mai departe . Consultat la 9 aprilie 2010. Arhivat din original pe 7 octombrie 2008. (nedefinit)
↑ Geamurile ferestrelor curg? Copie de arhivă din 7 noiembrie 2017 la Wayback Machine // I. Leenson, Avanta+ Encyclopedia for Children, vol. 17 „Chimie”, p. 44
↑ Există tipuri de minerale ale căror proprietăți naturale includ transparența lor (soiuri din aceeași obsidiană, cristal de stâncă etc.), dar obținerea sticlei transparente de înaltă calitate, cu un indice de refracție scăzut implică o complicație semnificativă a tehnologiei.
↑ Scurtă enciclopedie chimică. T. V. M.: Enciclopedia Sovietică. 1961
↑ Instrument AQ Relația dintre deformabilitatea inelastică și dilatarea termică a sticlei în domeniul său de recoacere // J. Amer. Ceram. soc. 1946 Vol. 29, nr 9. P. 240−253
↑ A.K. Varshneya. Fundamentele ochelarilor anorganici. Society of Glass Technology, Sheffield, 682p. (2006)
↑ MI Ojovan, W.E. Lee. Conectivitate și tranziție sticloasă în sisteme de oxizi dezordonate J. Non-Cryst. Solide, 356, 2534-2540 (2010
↑ JF Stanzione III, K.E. Strawhecker, R.P. Wool. Observând natura fractală sclipitoare a tranziției sticlei. J. Non-Crystalline Solids, 357, 311-319 (2011)
↑ Caracteristicile topologice ale legăturilor în sistemele de oxizi SiO 2 și GeO 2 în timpul tranziției sticle-lichid. ZhETF, 130 (5) 944-956 (2006)
↑ http://caspiy.net/knigi/prochnost-stekla-ionoobmennoe-uprochnenie.html Copie de arhivă din 7 mai 2016 la Wayback Machine A. M. Butaev. REZISTENTA STICLEI. CĂLIREA SCHIMBULUI DE IONI. Makhachkala, 1997
↑ Film antișoc - Confirmat - YouTube . Preluat la 24 mai 2016. Arhivat din original la 5 octombrie 2014. (nedefinit)
↑ Filme de protecție, anti-vandal și blindaje - YouTube . Preluat la 24 mai 2016. Arhivat din original la 18 mai 2020. (nedefinit)
↑ Evgheni Avdonin, Serghei Avdonin. Lucrări de suflare a sticlei în industria iluminatului cu gaz. Partea 1 . Data accesului: 4 februarie 2016. Arhivat din original pe 4 februarie 2016. (nedefinit)
↑ GOST 3514-94. Sticla optică incoloră. Specificații (link inaccesibil) . Preluat la 22 iulie 2013. Arhivat din original la 11 septembrie 2014. (nedefinit)
↑ Sticlă antică din colecția Hermitage. Autor-compilator Nina Kunina. Sankt Petersburg: ARS. 1997 ISBN 5-900351-15-7
↑ Ragin V. Ch., Higgins M. K,. Vitraliul art. De la origini până în prezent. Moscova: Orașul Alb. 2003 ISBN 5-7793-0796-9
↑ Lucrul cu email fierbinte la cuptorul cu microunde - YouTube . Preluat la 6 octombrie 2021. Arhivat din original pe 6 octombrie 2021. (nedefinit)
↑ FSUE „RADON” > Vitrificarea deșeurilor radioactive . Preluat la 24 mai 2016. Arhivat din original la 6 mai 2016. (nedefinit)
↑ Proverbe despre sticlă (rusă) ? . Proverbe (3 februarie 2019). Preluat la 22 august 2021. Arhivat din original la 22 august 2021. (nedefinit)

Literatură

Sticla - articol din Marea Enciclopedie Sovietică .
Scurtă enciclopedie chimică. T. V. M.: Enciclopedia Sovietică. 1961
Kachalov N. Glass. Editura Academiei de Științe a URSS. Moscova. 1959
Appen A. A. Chimia sticlei, ed. a II-a, L., 1974
Shults M. M. , Mazurin O. V. Idei moderne despre structura ochelarilor și proprietățile lor. L.: Știință. 1988
Mazurin O. V., Poray-Koshits E. A., Shults M. M. Glass: nature and structure. L: Cunoștințe. 1985
Shults M. M. Despre natura sticlei // „Natura” nr. 9. 1986
A.K. Varshneya. Fundamentele ochelarilor anorganici. Society of Glass Technology, Sheffield, 682 pp. (2006).
Ozhovan MI Caracteristicile topologice ale legăturilor în sistemele de oxizi SiO 2 și GeO 2 în timpul tranziției sticla-lichid. ZhETF, 130 (5) 944-956 (2006).
Mihail Vasilievici Lomonosov . Scrisoare despre beneficiile sticlei. - Lomonosov M. V. Lucrări alese. T. 2. Istorie. Filologie. Poezie. "Știința". Moscova. 1986. S.234-244
Kachalov N. Glass. Editura Academiei de Științe a URSS. Moscova. 1959.
Paul A. (Amal) . Chimia ochelarilor. — al 2-lea. ed. Londra - New York. Chapman și Hall. 1990 ISBN 0-412-27820-0
Bezborodov M. A. Chimia și tehnologia ochelarilor antice și medievale. M., 1969
Lucas A. Materiale și producție artizanală a Egiptului antic. M., 1958
Galibin V. A. Compoziția sticlei ca sursă arheologică. L., 1889
Sticla antica din colectia Hermitage. Autor-compilator Nina Kunina. Sankt Petersburg: ARS. 1997 ISBN 5-900351-15-7
Mittelalterliche Glasmalerei in der DDR. Catalog zur Ausstellung im Erfurter Angermuseum. Berlin. 1989
Neue Forschungen zur mittelalterliche Glasmalerei in der DDR. Berlin. 1989
Ragin V. Ch., Higgins M. K. Arta vitraliului. De la origini până în prezent. Moscova: Orașul Alb. 2003 ISBN 5-7793-0796-9
Sticlă spaniolă din colecția Hermitage. Autor-compilator O. E. Mikhailova. L: Aurora. 1970
Sticla de artă rusă și sovietică. La al XV-lea Congres Internațional despre sticlă. Catalogul expoziției. Schitul de Stat. Leningrad: Vneshtorgizdat. 1989
Capodoperele sticlei americane. Din colecția Muzeului Sticlei din Corning și a Muzeului de Artă din Toledo. Catalogul expoziției. Schitul de Stat. Moscova: artist sovietic. 1990 ISBN 5-269-00590-5
Paharul rusesc din secolele XVII-XX. O expoziție specială. Un muzeu al sticlei Corning. Corning, New York. 1990 ISBN 0-87290-123-8
Rozhankovsky VF Glass și artist. "Știința". Moscova. 1971
Helmut Ricke . Sticla noua in Europa. 50 de artiști - 50 de concepte. Düsselgorf im Ehrenholf Glasmuseum Hentrich. Dusselgorf. 1991
Nordrhein-Westfalen: Spitzenland für Glass. Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand și Technologie des Landes Nordrhein-Westfalen. Dusselgorf. Druck: Duisburg. 1990
Kutolin S. A., Neich A. I. Chimia fizică a sticlei colorate. - M . : Stroyizdat, 1988. - ISBN 5-274-00148-3 .
Mazurin O. V., Roskova G. P., Averyanov V. I. Geamuri bifazate : structură, proprietăți, aplicare. - L . : Nauka, 1991. - ISBN 5-02-024469-4 .

Link -uri

Glass la Curlie Links Directory (dmoz)

Site-uri tematice

Bombă uriașă

Dicționare și enciclopedii

mare danez
Mare catalană
Mare catalană
Mare norvegian
Rusă mare
Brockhaus și Efron
canadian
in jurul lumii
Micul Brockhaus și Efron
Dicționar real de antichități clasice
Britannica (online)
Universalis

În cataloagele bibliografice
BNE : XX530608 BNF : 119383603 GND : 4021142-3 J9U : 987007531331005171 LCCN : sh85055102 NDL : 00562246 NKC : ph125588 , ph1163151

Pachet
Concepte de bază	Ambalare activă Ambalator contract Ambalaj reînchidebil Ambalaj reutilizabil Reutilizarea sticlelor Împotriva copiilor Ambalaj comestibil Testarea ambalajului Tehnologie de detectare a manipularii Dificultate la deschiderea pachetului Ambalaj gata pentru depozitare Ambalaj cu atmosferă sau umiditate modificată Ingineria ambalajului
Ambalaj specializat	Închidere alternativă a vinului Sticlă de apă sticla de vin cutie de vin cilindru de gaz Growler Capac cu șurub pentru vin recipient jerryken cofraj de oua Genți cafea făină nisip sticla de lapte plastic sac de lapte Ambalare multistrat Ambalaje alimentare de unică folosință Pachet de suc Recipient pentru alimente din polistiren Doza de bere sticla de bere Popcorn la cuptor cu microunde Ambalaj de lux Ambalaje alimentare cu autoîncălzire rație uscată Ambalare pentru dovezi Împachetarea banilor Ambalaje cosmetice Ambalaj de cafea pentru o singură porție Ambalaj disc optic Ambalarea produsului găleată pentru stridii ambalaj farmaceutic
Containere	Fiolă Tub cu aerosoli Borcan aluminiu conserve blister Butoi butoiul oţel Sticla aluminiu plastic sticla Sticla găleată Cutie ondulată Grab doypack Crate Plicul moale Container ISO eurocubul moale plastic transport transport izolat Cutie lemn pentru placer carton pliere Sac hârtie Multipack Pachet antistatic biodegradabil hârtie polietilenă Package-in-a-box plic Pachet de replică plic Pachet sigur Geanta termos tubă
Materiale și componente	Acumulator de rece Bioplastice Plastic biodegradabil Hârtie meșteșug acoperit Gaz Plastic ondulat Cusătură dublă Detector de impact Obturator Atmosfera schimbată Carton carton ondulat ambalaj lichid Lipici termoplastic Capac șurub flip Panglică protectoare protecție împotriva accesului neautorizat sensibil la presiune Mylar Materiale textile nețesute chingi Dezumidificator Alune de polistiren Folie de plastic Film metalizat polietilenă întinde absorbant de oxigen Polipropilenă Poliester Polietilenă densitate scăzută densitate liniară joasă film Plută îmbuteliat opritor celuloză folie cu bule Înregistrare de date șocuri și vibrații Mâner Sticlă Materiale termocontractabile Folie Pastă turnată Celofan Eticheta
Procesele	RFID Ambalare amortizare ambalaj aseptic Ambalare în vid formarea în vid Sigila Fabricarea hârtiei Etanșare prin inducție Laminare Convertoare Urmărirea expedierii fabricarea sticlei
Mecanisme	Aplicator pentru imprimanta de etichete Mașină de etanșare verticală Sistem transportor mașină de conserve Cântare de control Linie de îmbuteliere Cântărire cu mai multe capete Înveliș pentru peliculă extensibilă Cutter cu bandă Imprimantă de coduri de bare Scanner de coduri de bare Termoetanșator Tunel de micșorare Echipamente de ambalare
Mediu, utilizare ulterioară	Biodegradarea plasticului Geantă de cumpărături reutilizabilă Logistica inversă Produs de unică folosință Deşeuri sistem de control gospodărie solidă ambalare Reciclarea deșeurilor hârtie plastic sticle de plastic recipiente din sticlă Ambalare durabilă
Categorie: Ambalaje