Из чего изготавливают стекло: «Из чего делают стекло?» – Яндекс.Кью
Из чего делают стекло и как проходит этот процесс
Стекло: PexelsОкна, украшения, посуда и декор. Куда ни глянь — повсюду нас окружают стеклянные изделия. Люди научились производить стекло тысячи лет назад и с тех пор усовершенствовали этот процесс. Как и из каких компонентов его получают? Объясним простыми словами.
Из чего делают стекло?
Для его производства нужно натуральное сырье. Основное из них — песок, а точнее, его особый ингредиент — кварц:
- Оксид кремния (кварц) — основа стекла, 75% его состава. Его качество напрямую влияет на результат. Поэтому для производства стекла используют только отборный песок с минимальным процентом примесей (до 2%). Тогда материал получится прозрачным.
- Сода (около 15% состава) нужна, чтобы снизить температуру плавления песка и упростить процесс производства. Иначе песок пришлось бы помещать в температуру более 2000 °C.
- Оксид кальция, или известь (10% состава), обеспечивает водонепроницаемость. Без нее вода растворила бы материал. Но благодаря извести из стекла можно делать посуду, окна и пр.
Также для разных видов стекла используют оксиды щелочных материалов:
- оксиды натрия, кальция или алюминия — для изготовления окон;
- оксиды калия и свинца — для хрусталя;
- оксид алюминия — элемент сапфирового стекла для часов, отличающегося особой прочностью;
- оксиды бария, алюминия, бора — для оптики.
Состав стекла может отличаться в зависимости от необходимого цвета. Чтобы придать ему оттенок, при выплавке добавляют особые красители, содержащие оксиды:
- Красный цвет получают благодаря оксиду железа.
- Ярко-желтый окрас обеспечивает оксид урана.
- Для зеленого стекла необходим оксид хрома и меди.
Как делают стекло?
Процесс производства стекла довольно опасен, так как требует очень высоких температур. Изучим его детальнее:
- Кварцевый песок помещают в печь и плавят до состояния жидкости. Добавление соды позволяет снизить температуру плавления до 1200–1600 °C. Однако из-за нее стекло стало бы неустойчивым к воде, поэтому к ней добавляют известь. Песчинки расплавляются и склеиваются между собой, образовывая «жидкое стекло».
- Далее в смесь добавляют другие компоненты (например, оксиды магния или алюминия), чтобы сделать стекло более прочным.
- Если необходимо придать материалу особый оттенок, добавляют оксид нужного металла.
- Полученную смесь размешивают так, чтобы из нее вышли пузырьки.
- Далее жидкому стеклу придают форму. Самый древний способ — вылить смесь в форму и дождаться остывания. Сейчас же ее отправляют в ванну с расплавленным оловом (температура — около 700 °C) и продувают сжатым азотом.
- Стекло охлаждают, а затем снова поддают тепловой обработке и удаляют несовершенства. После этого материал становится более прочным.
- Теперь на стекло можно наносить необходимые покрытия или резать для дальнейшего использования.
Стекло — материал очень хрупкий, но при этом довольно тяжелый. Поэтому на производстве продумана система перемещения готовых листов. После нарезания они попадают на стоплеровочную машину, а она при помощи присосок складывает стекло в стопки.
История стекла и интересные факты
Что известно о стекле? Родиной этого материала считается Древний Египет. Как пишет историк и главред журнала «Наука и техника» Наталья Беспалова, здесь его научились производить еще в третьем тысячелетии до нашей эры.
Однако геологи уверены, что история стекла началась гораздо раньше. Так называемый обсидиан (вулканическое стекло, произведенное естественным образом) использовали еще в каменном веке. За тысячи лет технология изготовления стекла, безусловно, изменилась, но базовые компоненты остались неизменными.
Во многом современный подход к производству стекла родился благодаря трудам Михаила Ломоносова. В XVIII веке ученый разработал технологию изготовления цветных прозрачных и непрозрачных стекол, используемых в частности для мозаик.
Уже в ХХ веке люди научились делать пуленепробиваемое стекло. Принцип такой: стеклянные листы укладываются слоями, а между ними помещается особая пленка. Впервые такое стекло было установлено в 1941 году в окна Овального кабинета Белого дома США.
Тем не менее самым дорогим в мире остается муранское стекло — материал, созданный по особым технологиям на острове Мурано недалеко от Венеции. Его начали производить в Х веке, и через несколько столетий оно стало знаменитым на весь мир. Сегодня цена даже простейшего небольшого изделия из муранского стекла стартует от €15. Чтобы защитить подлинную технологию и избежать подделок, в 1994 году ассоциация производителей официально закрепила товарный знак Vetro Artistico Murano.
В наше время процесс изготовления стекла автоматизирован, но даже теперь он немного напоминает магию. Удивительно, что из подручных материалов создается нечто новое — то, что мы применяем ежедневно.
Оригинал статьи: https://www. nur.kz/family/school/1661729-iz-chego-delayut-steklo/
Из чего делают стекло
Можно удивиться тому, что когда в течение каждого дня люди видят изделия из стекла, не очень многие думают про то, как оно делается. Однако способ его изготовления достаточно интересный. И стеклом пользуются во многих областях деятельности. Из чего делают стекло вопрос достаточно интересный, а его процесс настоящее зрелище.
При производстве стекла пользуются главным компонентом, простым кварцевым песком. Непрозрачную субстанцию в сыпучем виде превращают в монолит. Она нагревается до достаточно высокой температуры. Потому происходит сцепление отдельных песчинок между друг другом. Смесь из стекла почти мгновенно охлаждается. Она не может принять своей исходной формы. Помимо всего, в стекле есть наличие соды, вода в не очень большом количестве с известняком. Чтобы получить цветной материал, внутрь расплавленной массы делается добавка оксидов металлов.
Стекло производят с помощью такой технологии:
- в первую очередь, каждый компонент, который используется для приготовления стекла, вывешивается на точных электронных весах.
- все отправляется внутрь огромной печи.
- там поддерживают температуру в тысяча шестьсот градусов Цельсия, таким способом получается общая масса.
- потом получают однородную массу, ее гомогенизируют.
- избавляются от пузырьков с газом, масса из стекла помещается в ванну, где есть расплавленное олово.
- его нагревают до температуры тысяча градусов Цельсия, у нее низкая плотность, чем ее имеет оловянный расплав.
- стекло не смешивают с ним, оно остается на поверхности, происходит его охлаждение, приобретение идеальной гладкости.
Как и из чего делают стекло
Материал делают такой толщины, смотря какая дозировка, используемой массы, которая попадает внутрь ванны. Чем она будет меньше, тем изделие тоньше. Во время того, как волокно из стекла станет выходить из оловянной ванны, происходит снижение его температуры до шестисот градусов Цельсия. Но, оно будет пока довольно горячим для затвердевания. Потому требуется охладить еще раз. Простыня из стекла проходит по конвейеру, в котором вращаются ролики. Это происходит до того момента, пока не произойдет остывание массы до двухсот пятидесяти градусов Цельсия. Охлаждать надо понемногу. По-иному произойдет появление трещин. На конвейере есть наличие автоматического контроля, который позволяет наблюдать за качеством. С помощью этого определяют недостатки в материале. Их удаляют на каждом этапе в процессе изготовления. Единое полотно режут на листы с нужным размером. Когда режут стекло, обрезают его край. На нем могут остаться следы шестеренок. Имеющиеся отрезанные части смешивают с новой партией массы из стекла.
Теперь, когда известно, как получается стекло, известно, настал момент знать про него больше информации. Есть некоторые параметры, в соответствии с которыми делят стекла. Они могут быть трех категорий в соответствии с предназначением. Бытовыми стеклами пользуются, когда делают посуду, тару, очки, разные украшения.
В строительстве стеклом пользуются для:
- изготовления стеклянных блоков;
- пакетов;
- витрин;
- мозаик;
- витражей.
Стекла бывают техническими. Их применяет химическая промышленность, область машинного строения. Для реализации стеклянных изделий организациям, участвующих в тендерах потребуется сертификат Регистра Проверенных организаций ( сертификат РПО)
Напоминаем, что если вам необходимо получить Декларацию о соответствии на стеклянную тару или на любое другое изделие, обращайтесь по телефону 8 800 505 62 07
Виды и свойства стекла | Диаэм
Стекло – это неорганическая смесь, расплавленная при высокой температуре, которая затвердевает при охлаждении, но не кристаллизуется.
Виды стекла
Кварцевое стекло
Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты. Кварцевое стекло состоит из диоксида кремния SiO2 и является самым термостойким стеклом: коэффициент его линейного расширения в пределах 0 — 1000 °С составляет всего 6х10
Температура размягчения кварцевого стекла, при которой достигается динамическая вязкость 107 Пуаз (10 Пахс) равна 1250 °С. При отсутствии значительных перепадов давления кварцевые изделия можно применять до этой температуры. Полное же плавление кварцевого стекла, когда из него можно изготавливать изделия, наступает при 1500-1600 °С.
Известно два сорта кварцевого стекла: прозрачный кварц и молочно-матовый. Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости.
Поверхность кварцевого стекла обладает незначительной адсорбционной способностью к различным газам и влаге, но имеет наибольшую газопроницаемость среди всех стекол при повышенной температуре. Например, через кварцевую трубку со стенками толщиной в 1 мм и поверхностью 100 см2 при 750 °С за один час проникает 0,1 см3 Н2, если перепад давлений составляет 1 атм (0,1 МПа).
Кварцевое стекло следует тщательно предохранять от всяких загрязнений, даже таких как жирные следы от рук.
Кварцевое стекло устойчиво в среде всех кислот, кроме HF и Н3РO4. На него не действуют до 1200 °С С12 и НСl, до 250 °С сухой F2. Нейтральные водные растворы NaF и SiF4 разрушают кварцевое стекло при нагревании. Оно совершенно непригодно для работ с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.
Кварцевое стекло при высокой температуре сохраняет свои электроизоляционные свойства. Его удельное электрическое сопротивление при 1000 °С равно 106 Омхсм.
Обычное стекло
К обычным стеклам относятся известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.
Известково-натриевое (содовое), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой посуды.
Известково-калиевое (поташное), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды.
Известково-натриево-калиевое (содово-поташное), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.
Боросиликатное стекло
Стекла с высоким содержанием SiO2, низким – щелочного металла и значительным – оксида бора B2O3 называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 году фирма Corning Glass Works начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием Pyrex. Стекло марки Pyrex является боросиликатным стеклом с содержанием не менее 80% SiO2, 12-13% В2O3, 3-4% Na2О и 1-2% Аl2О3. Оно известно под разными названиями: Corning (США), Duran 50, Йенское стекло G20 (Германия), Гизиль, Монекс (Англия), ТС (Россия), Совирель (Франция), Simax (Чехия).
В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2–5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике.
Температура размягчения стекла «пирекс» до динамической вязкости в 1011 пуаз (1010 Пас) составляет 580-590 °С. Тем не менее стекло пригодно для работ при температурах до 800 °С, но без избыточного давления. При использовании вакуума температуру изделий из стекла «пирекс» не следует поднимать выше 650 °С. В отличие от кварцевого стекло «пирекс» до 600 °С практически непроницаемо для Н2, Не, O2 и N2. Фтороводородная и нагретая фосфорная кислоты, так же как и водные растворы (даже 5%-ные) КОН и NaOH, а тем более их расплавы, разрушают стекло «пирекс».
Хрустальное стекло
Хрустальные стекла (хрусталь) — высокосортные стекла, обладающие особым блеском и способностью сильно преломлять свет. Различают свинцовосодержащие и бессвинцовые хрустальные стекла.
Свинцовосодержащие хрустальные стекла — свинцово-калиевые стекла, вырабатывают с добавлением окислов свинца, бора и цинка. Характеризуются повышенным весом, красивой игрой света, мелодичным звуком при ударе; применяют для производства высококачественной посуды и декоративных изделий. Наибольшее применение имеет хрусталь с содержанием от 18 до 24% окислов свинца и 14—16,5% окиси калия (легкий).
К бессвинцовым хрустальным стеклам относятся баритовое, лантановое и др.
Баритовое стекло содержит повышенное количество окиси бария. Обладает лучшим блеском, более высокой светопреломляемостью и удельным весом по сравнению с обычными стеклами, применяют как оптическое и специальное стекло.
Лантановое стекло содержит окись лантана La2О3 и лантаниды (соединения лантана с алюминием, медью и др.). La2О3 повышает светопреломление. Отличается высоким качеством; применяется как оптическое.
Свойства стекла
Плотность стекла зависит от его химического состава. Плотность — отношение массы стекла при данной температуре к его объему, зависит от состава стекла (чем больше содержание тяжелых металлов, тем стекло плотнее), от характера термической обработки и колеблется в пределах от 2 до 6 (г/см3). Плотность — постоянная величина, зная ее, можно судить о составе стекла. Наименьшей плотностью обладает кварцевое стекло — от 2 до 2,1 (г/см3), боросиликатное стекло имеет плотность 2,23 г/см3, наибольшей — оптические стекла с высоким содержанием окислов свинца — до 6 (г/см3). Плотность известково-натриевого стекла составляет около 2,5 г/см3, хрустального — 3 (г/см3) и выше. Табличным значением плотности стекла является диапазон от 2,4 до 2,8 г/см3.
Прочность. Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок. Прочность характеризуется пределом прочности. Предел прочности на сжатие для различных видов стекла колеблется от 50 до 200 кгс/мм2. На прочность стекла оказывает влияние его химический состав. Так, окислы СаО и B2O3 значительно повышают прочность, РbО и Al2O3 в меньшей степени, MgO, ZnO и Fe2O3 почти не изменяют ее. Из механических свойств стекол прочность на растяжение является одним из важнейших. Объясняется это тем, что стекло работает на растяжение хуже, чем на сжатие. Обычно прочность стекла на растяжение составляет 3,5—10 кгс/мм2, т. е. в 15—20 раз меньше, чем на сжатие. Химический состав влияет на прочность стекла при растяжении примерно так же, как и на прочность при сжатии.
Твердость стекла, как и многие другие свойства, зависит от примесей. По шкале Мооса она составляет 6-7 ед, что находится между твёрдостью апатита и кварца. Твердость различных видов стекла зависит от его химического состава. Наибольшую твердость имеет стекло с повышенным содержанием кремнезема — кварцевое и боросиликатное. Увеличение содержания щелочных окислов и окислов свинца снижает твердость; наименьшей твердостью обладает свинцовый хрусталь.
Хрупкость — свойство стекла разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Сопротивление стекла удару зависит не только от его толщины, но и от формы изделия, наименее устойчивы к удару изделия плоской формы. Для повышения прочности к удару в состав стекла вводят окислы магния, алюминия и борный ангидрид. Неоднородность стекломассы, наличие дефектов (камней, кристаллизации и других) резко повышают хрупкость. Сопротивление стекла удару увеличивается при его отжиге. В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет от 1,5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу. На хрупкость, стекол влияют однородность, конфигурация и толщина изделий: чем меньше посторонних включений в стекле, чем более оно однородно, тем выше его хрупкость. Хрупкость стекол практически не зависит от состава. При увеличении в составе стекол B2O3, SiO2, Al2O3, ZrO2, MgO хрупкость незначительно понижается.
Прозрачность – одно из важнейших оптических свойств стекла. Определяется отношением количества прошедших через стекло лучей ко всему световому потоку. Зависит от состава стекла, обработки его поверхности, толщины и других показателей. При наличии примесей окиси железа прозрачность уменьшается.
Термостойкость стекла характеризуется его способностью выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры и является важным показателем качества стекла. Зависит от теплопроводности, коэффициента термического расширения и толщины стекла, формы и размеров изделия, обработки поверхности, состава стекла, дефектов. Термостойкость тем выше, чем выше теплопроводность и ниже коэффициент термического расширения и теплоемкость стекла. Толстостенное стекло менее термостойко, чем тонкое. Наиболее термостойко стекло с повышенным содержанием кремнезема, титана и бора. Низкую термостойкость имеет стекло с высоким содержанием окислов натрия, кальция и свинца. Хрусталь менее термостоек, чем обычное стекло. Термостойкость обыкновенного стекла колеблется в пределах 90—250 °С, а кварцевого: 800—1000°С. Отжиг в специальных печах повышает термостойкость в 2,5—3 раза.
Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 1-1,15 Вт/мК.
Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. Коэффициент линейного теплового расширения стекол колеблется от 5·10-7 до 200·10-7. Самый низкий коэффициент линейного расширения имеет кварцевое стекло — 5,8·10-7. Величина коэффициента термического расширения стекла в значительной степени зависит от его химического состава. Наиболее сильно на термическое расширение стекол влияют щелочные окислы: чем больше содержание их в стекле, тем больше коэффициент термического расширения. Тугоплавкие окислы типа SiO2, Al2O3, MgO, а также B2O3, как правило, понижают коэффициент термического расширения.
Упругость — способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию тела.
Упругость характеризуется модулем упругости. Модуль упругости — величина, равная отношению напряжения к вызванной им упругой относительной деформации. Различают модуль упругости при осевом растяжении — сжатии (модуль Юнга, или модуль нормальной упругости) и модуль сдвига, характеризующий сопротивление тела сдвигу или сколу и равный отношению касательного напряжения к углу сдвига.
В зависимости от химического состава модуль нормальной упругости стекол колеблется в пределах 4,8х104…8,3х104, модуль сдвига —2х104—4,5х104 МПа. У кварцевого стекла модуль упругости составляет 71,4х103 Мпа. Модули упругости и сдвига несколько повышаются при замене SiO2 на СаО, B2O3, Al2O3, MgO, ВаО, ZnO, PbO.
Свойства стекла производства Corning
Код стекла | 0080 | 7740 | 7800 | 7913 | 0211 | |
---|---|---|---|---|---|---|
Тип | Силикатное | Боро-силикатное | Боро-силикатное | 96% Силиката | Цинково-титановое | |
Цвет | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | Прозрачное | |
Термическое расширение (умножать на 10-7 см/см/°С) | 0-300 °С | 93,5 | 32,5 | 55 | 7,5 | 73,8 |
25 °С, до темп. застывания | 105 | 35 | 53 | 5,52 | - | |
Верхний предел рабочей темп. для отожженого стекла (для механических свойств) | Норм. эксплуатация, °С | 110 | 230 | 200 | 900 | - |
Экстрем. эксплуатация, °С | 460 | 490 | 460 | 1200 | - | |
Верхний предел рабочей темп. для закаленного стекла (для механических свойств) | Норм. эксплуатация, °С | 220 | 260 | - | - | - |
Экстрем. эксплуатация, °С | 250 | 290 | - | - | - | |
6,4 мм толщиной, °С | 50 | 130 | - | - | - | |
12,7 мм толщиной, °С | 35 | 90 | - | - | - | |
Термостойкость, °С | 16 | 54 | 33 | 220 | - | |
Плотность, г/см³ | 2,47 | 2,23 | 2,34 | 2,18 | 2,57 | |
Коэффициент оптической чувствительности по напряжениям, (нм/см)/(кг/мм²) | 277 | 394 | 319 | - | 361 |
Обзор физических и химических свойств стекол Duran, DWK
Свойства |
Коэффициент линейного расширения α (20 °C — 300 °C) × 10⁻⁶ |
Точка деформации, °С |
Плотность, г/см³ |
Гидролитическая стойкость DIN ISO 719 IN |
Устойчивость к кислотам DIN 12 116 |
Устойчивость к щелочам ISO 695 |
---|---|---|---|---|---|---|
Тип стекла | ||||||
Duran | 3,3 | 525 | 2,23 | Не изменяемые водой | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в щелочах |
Fiorax | 4,9 | 565 | 2,34 | Не изменяемые водой | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в щелочах |
Натриево-кальциево- силикатное стекло |
9,1 | 525 | 2,5 | Тугоплавкое для приборов | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в щелочах |
SWB | 6,5 | 555 | 2,45 | Не изменяемое водой | Стойкое к действию кислот | Слаборастворимое в щелочах |
Обзор физических свойств стекол Kimble, DWK
Виды стекла | 33 Боросиликатное стекло | 51 Боросиликатное стекло |
---|---|---|
Свойства | ||
Точка деформации, °C | 513 | 530 |
Температура отжига, °C | 565 | 570 |
Линейный коэффициент расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷ |
32 | 55 |
Плотность, г/см³ | 2,22 | 2,33 |
Пропускание видимого света, толщина 2 мм |
92% | 91% |
Обзор физических и химических свойств стекол Wheaton, DWK
Виды стекла | Борсиликатные стекла |
Натриево-кальциево- силикатные стекла |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
180 | 200 | 300 | 320 | 400 | 500 | 800 | 900 | |
Свойства | ||||||||
Точка деформации, °C | 510 | 505 | 525 | 510 | 530 | 515 | 510 | 496 |
Температура отжига, °C | 560 | 560 | 570 | 560 | 570 | 550 | 548 | 536 |
Линейный коэффициент расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷ |
33 | 33 | 55 | 54 | 60 | 61 | 88 | 91 |
Плотность, г/см³ | 2,23 | 2,23 | 2,33 | 2,39 | 2,41 | 2,42 | 2,48 | 2,50 |
Устойчивость к кислотам | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Стойкое к действию кислот | Умеренно растворимое в кислотах | Умеренно растворимое в кислотах |
Устойчивость к щелочам | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Слаборастворимое в щелочах | Сильно растворимое в щелочах | Сильно растворимое в щелочах |
Технология изготовления стекла — главные аспекты
Стекло — это настоящая загадка. Оно изготавливается из непрозрачного песка, но при этом полностью прозрачно. И, возможно самое удивительное из всего, это тот факт, что мы привыкли считать стекло твердым материалом, но по сути это охлажденная жидкость. Куда бы мы ни повернули голову, мы увидим стеклянные предметы и элементы: стеклянные окна, зеркала, раздвижные межкомнатные перегородки, стеклянные лампочки. Стекло является одним из старейших и самых универсальных материалов в мире.
Что такое стекло?
Поверите Вы или нет, но стекло изготовлено из жидкого стекла. Вы можете получить стекло, нагревая обычный песок (в составе которого присутствует диоксид кремния) пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вряд ли Вы увидите процесс плавки на обычном пляже, ведь температура плавления песка равна 1700 С.
Когда песок остывает, он не возвращается в привычный для нас, зернистый желтый материал. Он претерпевает полную трансформацию и приобретает совершенно другую внутреннюю структуру. Он становится своего рода замороженной жидкостью или, тем что называют ученые, аморфным веществом.
Стекло является очень популярным веществом в наших домах. Это связано с множеством полезных свойств, которым обладает материал. Помимо прозрачности, стекло имеет невысокую цену, легко формируется в расплавленном виде, устойчиво к нагреву, химически инертно (отсутствует реакции между стеклом и содержимым емкости), может быть переработано множество раз.
Как изготавливается стекло?
Когда американские ученые протестировали прототип атомной бомбы в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратил песок непосредственную зону удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все они нуждаются в огромном количестве тепла.
На промышленном стеклянном заводе песок смешивается с отработанным стеклом (из сборочных коллекций), содовой золой (карбонат натрия) и известняком (карбонат кальция) и нагревается в печи. Сода уменьшает температуру плавления песка, что помогает экономить энергию во время производства, но у нее есть один недостаток: она производит стекло, которое растворяется в воде! Известняк добавляется, чтобы остановить этот процесс. Конечный продукт называется натриево-кальциево-кварцевым стеклом. Это обычный стакан, который мы можем видеть у себя на кухне.
После того, как песок расплавлен, его либо выливают в формы, чтобы сделать бутылки, стаканы и другие контейнеры, или отправляют «плавать» (выливают поверх большой ванны из расплавленного металлического олова), чтобы сделать совершенно плоские листы стекла для окон. Стеклянные емкости необычной формы по-прежнему производятся путем «продувки». «Горб» (кусок) расплавленного стекла обернут вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается через открытый конец трубы, заставляя стекло надуваться как воздушный шар. С умелым дутьем и поворотом могут быть сделаны любые удивительные формы.
В зависимости от типа стекла, изготовители могут менять стеклянный состав. Обычно для изменения внешнего вида или свойств готового стекла добавляются различные химикаты. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавляют к расплавленному песку для получения зеленого тонированного стекла. Дубостойкое боросиликатное стекло производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает тонкое кристаллическое стекло, которое легко режется; высокоценный вырезанный свинцовый кристалл сверкает цветом, поскольку он преломляет (изгибает) проходящий через него свет.
Пуленепробиваемое стекло изготавливается из сэндвича или ламината из нескольких слоев стекла и пластика, соединенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобиля, производится путем быстрого охлаждения расплавленного стекла, чтобы сделать его намного прочнее. Окрашенное стекло производится добавлением металлических соединений к стеклу, когда оно расплавлено; разные металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.
Для чего мы используем стекло?
С блеска стекла, мы начинаем наш день: взгляд на часы после звонка будильника, улыбка своему отражению в зеркале, запотевшее стекло в душе, стеклянный стакан с соком, стеклокерамическая поверхность для приготовления завтрака.
Проверяя свою электронную почту за завтраком (плохая привычка), скоростное интернет соединение поставляется к нам в дом через оптические волокна, так же, как солнечный свет течет через теплоотражающие окна, которые держат вас в прохладе. Вы читаете текст через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленное стекло вашего смартфона, заряженное
солнечной энергией от фотогальванических панелей на крыше.
Если это современное здание, Ваш офис или школа могут быть мини-стеклянным собором; мы считаем стекло хрупким, но при том изготавливаем из него стены, полы, крыши и лестницы; магазины показывают свои изделия через огромные, ламинированные панели, отполированные до совершенства.
Для изготовления стеклянных конструкций пласты необходимо разрезать. Профессиональная резка стекла Киев может быть прямой или фигурной. Компания «Скломакс» может предложить вам оба варианта порезки, а также различные варианты обработки стекла и зеркала – полировка, закалка, пескоструйная обработка. Мы производим раздвижные межкомнатные перегородки, мебель из стекла, двери для шкафов-купе.
И это всего лишь крошечный список того, где применяется стекло. Ясный, чистый, привлекательный, нереактивный, дешевый, прочный и эффективный. Чего еще можно хотеть? Стекло — один из тех магических материалов, которые мы считаем само собой разумеющимся; везде и нигде — «невидимо прозрачно», поэтому мы даже не замечаем, что оно есть!
Процесс изготовления листового стекла — статьи компании Технопарк
Изготовление листового стекла – кропотливый и технологически выверенный процесс, который условно разделяют на два этапа. Первый – подготовка шихты или стекломассы, второй – непосредственно производство со строгим контролем всех процессов. Рассмотрим каждый этап более подробно.
Как делают листовое стекло: стекломасса
От правильно подобранного и сбалансированного состава смеси или стекломассы будет зависеть прочность материала. В состав смеси входит две группы сырья:
- Базовые элементы, обеспечивающие главные эксплуатационные свойства листового стекла. Сюда входит песок, сода и доломит. Также в зависимости от рецептуры могут добавлять стеклобой (около 30% от общей смеси) – это позволят добиться хорошей плавкости, улучшить однородность и качество состава. Перед добавлением стеклобоя в смесь его гранулируют. Все составляющие обязательно очищаются, например, из песка убирают все примеси и просеивают до получения одинаковых фракций, известняк также просеивают, но предварительно тщательно дробят.
- Дополнительные вещества, которые придают материалу желательных характеристик, например, повышают плавкость состава, дают стеклу определенный оттенок, делают его более или менее прозрачным. При изготовлении строго придерживаются рецептуры, выдерживают пропорции отдельных компонентов, чтобы добиться желаемого результата.
Листовое стекло – как изготавливают, процедура производства
Когда смесь готова, наступает следующий этап – непосредственно производство. Стекломассу помещают герметичную емкость, где поддерживается высокая температура и определенный уровень давления. Нагревание происходит до тех пор, пока смесь станет жидкой, после этого делают несколько контрольных анализов, чтобы убедиться в стабильности состава, допустимой зернистости смеси. Только после этого сырье передают в производство.
Для изготовления используют флоат-метод. Суть этого способа изготовления в том, что жидкая стекломасса будет течь на расплавленное олово. Благодаря силе гравитации и натяжению получают идеально ровную поверхность листа. Корректировать толщину листа можно, меняя растекание стекломассы по поверхности олова.
В зависимости от условий производства может использоваться один из двух вариантов флоат-метода:
- Лодочный способ. Сырье подается через специальную щель в оборудовании. Метод популярный, но следует учесть, что возможен разрыв лент.
- Безлодочный способ. Отличие этого вида флоат-метода в том, что t снижается на 1500 градусов.
Независимо от выбранного способа по флоат-методу стекломасса обязательно проходит постепенное охлаждение в три этапа, на последнем лист стекла попадает в зону интенсивного охлаждения, где температура падает на 700 °C/мин.
Когда лист стекла готов, он проходит проверку на возможное наличие дефектов, после чего нарезается по указанным заказчиком замерам, например джамбо стекло, упаковывается и отгружается.
сообщение доклад по химии 9 класс
Стекло универсально в применении и на данный момент в мире широко используется практически во всех сферах жизни. В максимально нагретом виде стеклу можно придать нужную форму. Со средневековья существовала профессия мастера, который умел выдувать сосуды, игрушки, вазы из стекла.
В изначальном агрегатном состоянии стекло жидкое. К такому состоянию его приводит температура в +2500 градусов. При остывании стекло затвердевает. Прозрачными бывают не все стекла. После остывания оно может быть матовое. Этимология слова «стекло» различное. На разных языках существует различное значение. Например, с английского – стекло означает «блестеть», «сиять», с немецкого –«светлый».
Самыми первыми мастерами стеклоизделия были Египтяне и оставались ими долгое время. В основном стекло использовали для создания плиток в оформление внутренних залов и парадных. Археологи помимо облицовочных плиток нашли украшения, предположительно созданные 2500 году до нашей эры. Вавилонские жители широко использовали стеклянную посуду в быту, которую сейчас находят археологи. Азия, предположительно, овладела мастерством остекления 6000 назад до нашей эры.
Об овладении техникой ходят целые легенды. Одна из них говорит об Античном времени. Все началось с того, что финикийские купцы странствовали по песчаному берегу и решили из песочных камней сложить костер для обогрева. Когда утром они проснулись, то обнаружили стеклянный слиток. Но даже благодаря легендам учёные так и не установили точное место происхождения я изобретения технологии по созданию стекла. Это звание не могут разделить между собой Древний Египет, Финикия, Месопотамия. Притом всем стекло и техника Его плавки отличаются друг от друга у каждой страны. Важно отметить, что стекло каждого столетия отличается друг от друга достаточно значительно.
Структуру стекла активно изучал Ломоносов. Песок – основной материал, из которого изготавливают стекло, а в нем содержится кальций и натрий, который плавится и остужается в твердую форму. В современном мире люди изготавливают из стекла игрушки, посуду, украшение, фрески, картины, мебель для ванны и окна. Такое широкое использование стекла упростила нашу жизнь во множество раз и глубоко в ней укоренилось на тысячелетия.
Вариант 2
Это хрупкий прозрачный материал, получаемый из кварцевого песка (70%), соды и извести. Для изменения цвета, в стекло добавляют различны оксиды металлов. Для создания бронированного стела, пластины накладываются друг на друга и скрепляются между собой полимерной пленкой, после чего полученный материал прогревают в печи и прокатывают станком бод большим давлением (подобная технология используется для изготовления стекол для автомобилей, так как такая конструкция не позволяет разбитому стеклу разлетаться на осколки)
Физические свойства стекла:
- Плотность от 2400 до 2600 кг/м3
- Прочность стекла при растяжении от 30 до 60 МПа
- Хрупкое
Оптические свойства
- Теплопроводность от 0,6-0,8 Вт/(м C)
- Звукоизолирующая способность
- Химическая стойкость
- Твердость по шкале Мооса составляет 6-7 единиц
- Температура плавления 425-600
Образование:
Стекло образуется из шихты, в состав которой входит: кремнезем, глинозем, оксид натрия, кальция, магния. Для получения специальных свойств, вводят оксид бара, свинца и бария.
Стекловарение происходит в три этапа:
Силикатообразование. Образование сложных силикатов при температуре 900 C.
Стеклообразование. На этой стадии стекломасса становится однородной и весьма прозрачной, но в ней по-прежнему много пузырей, поэтому данную массу нагревают до температуры 1200 С. Благодаря этому концентрация растворов силикатов выравнивается и в конечном итоге образуется однородная масса.
Гомогенизация и студка стекла. Для гомогенизации полученную массу приводят в движение, после того, как стекломасса становится вязкой, ее растягивают на тонкие пластины. В конечном итоге получившееся стекло остужают.
Отдельным этапом происходит формование, оно может производиться с помощью вытяжки, прокатки или прессования.
Разновидности стекла:
- Листовое
- Оконное листовое стекло
- Деревянные оконные блоки
- Пластиковые окна
- Особенность: пропускание ультрафиолетовых лучей до 70%
- Витринное
- Светорассеивающее
- Увиолевое (пропускает до 80% ультрафиолетовых лучей)
- Теплоизоляционное
- Закаленное
- Армированное
- Ламинированное
- Отделочное
- Стемалит
- Марблит
- Светочувствительное
- Электротехнические
- Пеностекло
- Специальное кварцевое стекло
- Стекловолокно
- Стеклокерамика
9 класс.
Стекло
Интересные ответы
- Ракообразные — доклад (7 класс по биологии сообщение)
Класс Ракообразные (лат. Crustacea) — членистоногие. Обычно это морские животные, живущие в пресной воде, но некоторые крабы живут на суше. К ним относятся такие животные, как креветки, крабы, раки, омары и криль.
- Лотос орехоносный — сообщение доклад
Лотос орехоносный – редкий многолетник, произрастающий в Индии, Юго-Восточной Азии, Америке, на Дальнем Востоке, а также в низовьях Волги и лиманах Кубани. Это земноводное растение предпочитает озера
- Писатель Борис Екимов. Жизнь и творчество
Борис Петрович Екимов (1938 года рождения) относится к знаменитой плеяде русских прозаиков, а также публицистов.
- Легенды озера Байкал
Байкал – это великолепное озеро, которое поражает своими размерами и красотой величия. Это озеро не только целебно в проведении оздоровления людей, но и очень чистое и красивое.
- Ответ — Как матрос Лонгрен начал мастерить игрушки?
Став вдовцом, Лонгрен решил сам растить дочь. Проплавав десять лет по морям и океанам, он накопил лишь небольшую сумму денег. Потому, чтобы им с Ассоль было на что жить, он начал изготавливать на продажу игрушки
Как появилось стекло — АКТУАЛЬНОЕ СТЕКЛО — cтекольно-зеркальная мастерская — резка стекла и зеркал в Екатеринбурге и области
Как появилось стекло
Первое стекло (непрозрачное, почти черное) родила сама природа, и образовалось оно из раскаленной лавы, вырвавшейся на поверхность земли миллионы лет назад. Такое вулканическое стекло назвали обсидианом. В каменном веке обсидиан использовался для обработки режущих инструментов.
Позднее (55 веков назад) человек научился изготавливать стекло сам. Родиной искусственного стекла ученые называют Месопотамию и Древний Египет. Обследуя мумию царицы Хатшепсут, археологи нашли ожерелье из крупных неровных зеленовато-черных блестящих стекляшек. Древнеегипетские стеклоделы не умели получать прозрачное стекло, ведь для этого нужна высокая температура в печи (1500°С), а для изготовления цветного стекла мастера примешивали железо, медь или марганец.
Особенно распространенным было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью, а зеленое стекло получали окрашиванием медью и железом. Синее стекло, окрашенное кобальтом, появилось в Египте в начале н. э. Исходным сырьем для изготовления стекла служили песок, известь и щелочь — органическая (зола растений) либо неорганическая (сода). Археологами в конце XIX в. недалеко от Фив были обнаружены руины древнеегипетской стекольной мастерской: остатки печей, фрагменты тиглей для плавки стекла, разрушенные стеклянные сосуды и стеклянные палочки разного цвета. В одной из пирамид древнего Египта (созданной в XIV в. до н. э.) исследователями также была обнаружена фреска, изображающая древних стеклоделов за работой.
Так, ученым в общих чертах удалось восстановить технологию стеклоделия того времени. К XV в. до н. э. стекло массово производилось не только в Египте, но и в Передней Азии, и на Крите. К IX в. до н. э. были открыты технологии для производства бесцветного стекла. Первое известное «пособие» по стеклоделию датируется650 г. до н. э. и представляет собой таблички, хранившиеся в библиотеке ассирийского царя Ашшурбанипала. Технологии производства стекла из природных материалов представляли собой тщательно охраняемую тайну, они применялись лишь при дворе правителей наиболее могущественных государств. В Индии, Корее, Японии найдены стеклянные изделия, возраст которых относится к2000 г. до н. э. В Китае в V-III вв. до н. э. стеклянные изделия появляются в большом количестве, в том числе бусы с «глазовидным» узором и специфическим химическим составом.
Первые письменные свидетельства об изготовлении стекла пяти цветов в Поднебесной относятся к концу III в. В эллинистический период произошло дальнейшее развитие технологии стеклоделия, что позволило производить стеклянные изделия большого размера (столовую посуду). Также была разработана технология смешения стекла нескольких цветов для получения мозаичных структур. В этот период бесцветное стекло начало цениться больше цветного, поэтому были усовершенствованы и технологии его изготовления. Одним из величайших периодов в истории стекла стал период Римской империи, когда человек научился выдувать стекло и придавать стеклянным предметам желаемую форму и размер. Римляне варили стекло не на костре, а в стекловаренной печи, сложенной из камня. Поэтому им удавалось получать более высокие температуры, и стекло у них плавилось уже по-настоящему, превращаясь в ослепительно сияющую жидкость. Первые в Италии стекловарни были устроены при Цезаре в Риме, тогда же возникла и мозаика.
Во времена императора Тита (конец I в. н. э.) применялись уже оконное литое стекло и стеклянные пластинки для облицовки стен. Листовое оконное стекло было большой роскошью и редкостью и применялось лишь для церквей вплоть до конца XII ст. Частные жилища у богатых римских патрициев были снабжены слюдяными окнами. В начале I в. н. э. один римский мастер сделал длинную и тонкую железную трубку с небольшим расширением на конце. На другой ее конец он насадил деревянный мундштук, чтобы защитить губы от ожога. Это простое изобретение оказалось поистине гениальным, ведь на протяжении почти двух тысяч лет все стеклянные изделия создавались при помощи этой трубки. Искусство стеклоделия в Древнем Риме находилось на высоком уровне, к выдающимся образцам мирового искусства относится Портландская ваза (хранится в Британском музее). После падения Римской империи (конец V в.) центр стеклоделия перемещается в Византию, где освоили выплавку цветного непрозрачного стекла (смальты) для мозаики, сменившую каменную мозаику.686 г. н. э. считается годом создания первых витражей из стекла. Раскопки свидетельствуют, что на Руси знали секреты производства стекла более тысячи лет назад, а широко эта отрасль стала развиваться в первой половине XI в.
При раскопках в слоях XI-XIII вв. обнаружено множество мастерских по производству стеклянных бус и браслетов, которые были тогда очень модными украшениями. Таким образом, первоначально стекло и изделия из него появились не как предмет первой необходимости, а как предмет искусства, роскоши. Первое упоминание о стеклянных заводах в России относится к царствованию Алексея Михайловича. В1635 г. близ Можайска шведом Елисеем Коэтом был построен первый в России стекольный завод, а в1668 г. — Измайловский завод под Москвой. При Петре I на Воробьевых горах построили государственный стекольный завод. В1748 г. М.В. Ломоносов организовал при Петербургской академии лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, варил смальту, разработав палитру цветной стеклянной мозаики. В1753 г. им была построена для производства цветного стекла Усть-Рудицкая фабрика под Петербургом. Д. И. Менделееву принадлежит заслуга первой научной трактовки строения стекла. К1913 г. в России работало уже 275 стекольных заводов. За годы Советской власти в СССР создана мощная стекольная промышленность, оснащенная совершенным по тем временам оборудованием. Но история возникновения современного стекла — это другая история.
(По материалам журнала «Вестник промышленности»)
Что такое стекло? | Как делают стекло?
Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это РекламаКриса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.
Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки. Достаточно сложно защитить нас, но он разбивается вдребезги. невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал… но это еще и что-то вроде замаскированной странной жидкости! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком. Давайте узнаем об этом больше.
Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов.Это крупный план линзы Френеля с маяка.
Что такое стекло?
На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета. Это витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.
Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Ты сможешь сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость.Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).
Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру. Но это сколько бы вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют это аморфным твердым телом.Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.
Стекло — такой популярный материал в наших домах. потому что он обладает множеством действительно полезных свойств. Кроме будучи прозрачным, его изготовить недорого, его легко придать форму, когда он расплавленный, достаточно устойчивый к нагреванию в застывшем состоянии, химически инертный (чтобы стеклянная банка не вступала в реакцию с предметами, которые вы в нее кладете), и его можно перерабатывать любое количество раз.
Как делают стекло?
Художественное произведение: Производство стекла упрощено: смешать и нагреть песок и переработанное стекло с карбонатом кальция и карбонат натрия.
Когда американские ученые испытали прототип атомная бомба в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратился в песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все им нужно огромное количество тепла.
На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь.Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт — натриево-кальциево-силикатное стекло. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.
Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается.Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).
После того, как песок растоплен, его либо высыпают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, или «плавающие» (выливается в большую ванну с расплавленным оловом), чтобы получился идеально ровный листы стекла для окон. До сих пор иногда изготавливают необычную стеклянную тару. «взорвав» их.Заворачивается «комок» расплавленного стекла. вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается открытый конец трубы, в результате чего стекло взорвалось, как воздушный шар. С умелым выдуванием и точением можно получить самые разные удивительные формы. сделал.
Производители стекла используют несколько иной процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно другие химикаты добавляются для изменения внешнего вида или свойств готовое стекло. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавлен в расплавленный песок, чтобы стекло стало зеленоватым.Боросиликатное стекло, пригодное для запекания (широко продается под товарный знак PYREX®) является производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать; высоко ценится ограненный свинцовый кристалл сверкает цветом, преломляя (изгибая) свет проходя через это. Некоторые специальные виды стекла производятся разный производственный процесс. Пуленепробиваемый Стекло изготовлено из многослойного или ламината, состоящего из нескольких слоев стекла и пластика, склеенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобилей, производится путем охлаждения расплавленного металла. стекло очень быстро, чтобы сделать его намного тверже.Витражное (цветное) стекло изготавливается путем добавления металлических соединений в стекло, пока оно расплавлено; разные Металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.
Стекло — твердое тело … или жидкость?
Изображение: Вверху: В правильном кристаллическом твердом теле атомы расположены в аккуратный и предсказуемый способ. Внизу: в аморфном твердом теле, таком как стекло, расположение гораздо более случайное.
Это очень интересный вопрос.
Ответ — и то, и другое — и ни то ни другое! Существуют самые разные мнения о том, как относиться к таким материалам, как стекло, которые кажутся немного похожими на жидкости в некоторых отношениях и немного похожи на твердые тела в других.
В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.
На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того момента, когда он зависнет. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, изящно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!
Аморфные твердые вещества
Вернемся к стеклу.Вглядываться в микроскоп внутри стекла, и вы найдете молекулы, из которых он сделан расположены в неправильном порядке. Вот почему стекло иногда называется аморфным твердым телом (твердое тело без регулярного кристаллическая структура, которая должна быть у чего-то вроде металла). Ты можешь также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывала», т. е. озадачивающее утверждение, которое иногда можно встретить в научных книгах. Мы могли бы скажем, стекло немного похоже на жидкость и немного похоже на твердое тело.Имеет внутренняя структура, которая находится где-то между структурой жидкости и твердое тело, причем некоторые из них имеют порядок твердого тела, а некоторые — хаотичность жидкости.
Стекло — далеко не единственное аморфное твердое тело. Можно сделать тип воды, называемый аморфным льдом, который можно описать как между твердым телом (вода) и жидкостью (лед). Вы делаете это с помощью охлаждающей воды очень быстро. Лед образуется так быстро, что не успевает собраться до его нормальной кристаллической структуры. Итак, что вы получаете, похоже на лед но в некотором роде ведет себя как жидкая вода.Другие вещества могут быть превращены в аморфные твердые тела. Солнечные элементы часто делают из так называемый аморфный кремний.
Фото: солнечная панель из аморфного кремния. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL (Министерство энергетики США / Национальные возобновляемые источники энергии) Энергетическая лаборатория) (фото № 22143).
Рекламные ссылкиДля чего мы используем стекло?
Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится в ультрафиолетовый свет.Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.
Glass начинает ваш день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурый взгляд в зеркало, песня из душ, когда вы умываетесь теплой водой, стекающей с солнечные панели на крыше.Стаканы упаковывают стол для завтрака, который сам по себе может быть сделанным из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всем формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы использовать стеклокерамическую варочную панель или микроволновая печь с металлической подкладкой окно, чтобы волны оставались внутри. Может быть, ты смотришь теплые круассаны через дверцу духовки из пирекса? (А это чайник стеклянный?)
Когда вы проверяете электронную почту во время завтрака (плохая привычка), скорость передачи данных в Интернете сжимается. в ваш дом через оптические волокна, как потоки солнечного света через теплоотражающие окна, которые сохраняют прохладу.Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленные Стекло гориллы вашего смартфона, оба заряжаются солнечной энергией из фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормоча тебе через экран телевизора в углу.
Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если ты за рулем, по шоссе ты грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах. Может быть, ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).
Фото: Стекло приносит вовнутрь! Это прекрасная часовня путников на ранчо Палос-Вердес, Калифорния, спроектированная Ллойдом Райтом (сыном Фрэнка Ллойда Райта). Фотография из коллекции калифорнийских фотографий Джона Б. Лавлейса в журнале Кэрол М.Американский проект Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.
Если это современное здание, ваш офис или школа может быть миниатюрным стеклянным собором; мы Считайте стекло хрупким и хрупким, но закаливайте его правильно из него можно делать стены, полы, крыши и лестницы; магазины демонстрируют свои изделия через огромные ламинированные панели, отполированные до совершенство.
И это лишь малая часть того, что стекло делает для нас. Есть загружает больше мест, где он прячется, от лампочек в термометры и металлокерамические пломбы в зубах корпусов лодок из стеклопластика, «наждачная бумага», которую мы используем для украшения (часто стеклянная бумага), и даже тензодатчики, предупреждающие нас о трещинах в зданиях. Прозрачный, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Что Вы могли бы хотеть большего? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно не воспринимаем как должное; везде и нигде — «невидимо прозрачно», так что мы даже не замечаем, что это есть!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На сайте
На других сайтах
Книги
- Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002. .
- Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
- Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
- Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
- Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Вы можете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.
Статьи
- Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов, Глория Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке. Стекло
- работает: как Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
- Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Юлия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
- Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
- «Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.
Подкасты
Патенты
Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:
- Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
- Патент США 1304623: Изделие из натриевого алюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г. Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
- Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники. Автор Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.
Следуйте за нами
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:
Цитируйте эту страницу
Вудфорд, Крис.(2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]
Больше на нашем сайте …
Что такое стекло? | Как делают стекло?
Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это РекламаКриса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.
Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки.Достаточно сложно защитить нас, но он разбивается вдребезги. невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал … но это также замаскированная странная жидкость! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком. Давайте узнаем об этом больше.
Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов. Это крупный план линзы Френеля с маяка.
Что такое стекло?
На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета.Это витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.
Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Ты сможешь сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).
Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это сколько бы вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют это аморфным твердым телом. Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.
Стекло — такой популярный материал в наших домах. потому что он обладает множеством действительно полезных свойств. Кроме будучи прозрачным, его изготовить недорого, его легко придать форму, когда он расплавленный, достаточно устойчивый к нагреванию в застывшем состоянии, химически инертный (чтобы стеклянная банка не вступала в реакцию с предметами, которые вы в нее кладете), и его можно перерабатывать любое количество раз.
Как делают стекло?
Художественное произведение: Производство стекла упрощено: смешать и нагреть песок и переработанное стекло с карбонатом кальция и карбонат натрия.
Когда американские ученые испытали прототип атомная бомба в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратился в песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все им нужно огромное количество тепла.
На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь. Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт — натриево-кальциево-силикатное стекло. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.
Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается.Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).
После того, как песок растоплен, его либо высыпают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, или «плавающие» (выливается в большую ванну с расплавленным оловом), чтобы получился идеально ровный листы стекла для окон. До сих пор иногда изготавливают необычную стеклянную тару. «взорвав» их.Заворачивается «комок» расплавленного стекла. вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается открытый конец трубы, в результате чего стекло взорвалось, как воздушный шар. С умелым выдуванием и точением можно получить самые разные удивительные формы. сделал.
Производители стекла используют несколько иной процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно другие химикаты добавляются для изменения внешнего вида или свойств готовое стекло. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавлен в расплавленный песок, чтобы стекло стало зеленоватым.Боросиликатное стекло, пригодное для запекания (широко продается под товарный знак PYREX®) является производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать; высоко ценится ограненный свинцовый кристалл сверкает цветом, преломляя (изгибая) свет проходя через это. Некоторые специальные виды стекла производятся разный производственный процесс. Пуленепробиваемый Стекло изготовлено из многослойного или ламината, состоящего из нескольких слоев стекла и пластика, склеенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобилей, производится путем охлаждения расплавленного металла. стекло очень быстро, чтобы сделать его намного тверже.Витражное (цветное) стекло изготавливается путем добавления металлических соединений в стекло, пока оно расплавлено; разные Металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.
Стекло — твердое тело … или жидкость?
Изображение: Вверху: В правильном кристаллическом твердом теле атомы расположены в аккуратный и предсказуемый способ. Внизу: в аморфном твердом теле, таком как стекло, расположение гораздо более случайное.
Это очень интересный вопрос.
Ответ — и то, и другое — и ни то ни другое! Существуют самые разные мнения о том, как относиться к таким материалам, как стекло, которые кажутся немного похожими на жидкости в некоторых отношениях и немного похожи на твердые тела в других.
В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.
На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того момента, когда он зависнет. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, изящно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!
Аморфные твердые вещества
Вернемся к стеклу.Вглядываться в микроскоп внутри стекла, и вы найдете молекулы, из которых он сделан расположены в неправильном порядке. Вот почему стекло иногда называется аморфным твердым телом (твердое тело без регулярного кристаллическая структура, которая должна быть у чего-то вроде металла). Ты можешь также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывала», т. е. озадачивающее утверждение, которое иногда можно встретить в научных книгах. Мы могли бы скажем, стекло немного похоже на жидкость и немного похоже на твердое тело.Имеет внутренняя структура, которая находится где-то между структурой жидкости и твердое тело, причем некоторые из них имеют порядок твердого тела, а некоторые — хаотичность жидкости.
Стекло — далеко не единственное аморфное твердое тело. Можно сделать тип воды, называемый аморфным льдом, который можно описать как между твердым телом (вода) и жидкостью (лед). Вы делаете это с помощью охлаждающей воды очень быстро. Лед образуется так быстро, что не успевает собраться до его нормальной кристаллической структуры. Итак, что вы получаете, похоже на лед но в некотором роде ведет себя как жидкая вода.Другие вещества могут быть превращены в аморфные твердые тела. Солнечные элементы часто делают из так называемый аморфный кремний.
Фото: солнечная панель из аморфного кремния. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL (Министерство энергетики США / Национальные возобновляемые источники энергии) Энергетическая лаборатория) (фото № 22143).
Рекламные ссылкиДля чего мы используем стекло?
Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится в ультрафиолетовый свет. Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.
Glass начинает ваш день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурый взгляд в зеркало, песня из душ, когда вы умываетесь теплой водой, стекающей с солнечные панели на крыше.Стаканы упаковывают стол для завтрака, который сам по себе может быть сделанным из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всем формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы использовать стеклокерамическую варочную панель или микроволновая печь с металлической подкладкой окно, чтобы волны оставались внутри. Может быть, ты смотришь теплые круассаны через дверцу духовки из пирекса? (А это чайник стеклянный?)
Когда вы проверяете электронную почту во время завтрака (плохая привычка), скорость передачи данных в Интернете сжимается. в ваш дом через оптические волокна, как потоки солнечного света через теплоотражающие окна, которые сохраняют прохладу.Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленные Стекло гориллы вашего смартфона, оба заряжаются солнечной энергией из фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормоча тебе через экран телевизора в углу.
Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если ты за рулем, по шоссе ты грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах.Может быть, ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).
Фото: Стекло приносит вовнутрь! Это прекрасная часовня путников на ранчо Палос-Вердес, Калифорния, спроектированная Ллойдом Райтом (сыном Фрэнка Ллойда Райта). Фотография из коллекции калифорнийских фотографий Джона Б. Лавлейса в журнале Кэрол М.Американский проект Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.
Если это современное здание, ваш офис или школа может быть миниатюрным стеклянным собором; мы Считайте стекло хрупким и хрупким, но закаливайте его правильно из него можно делать стены, полы, крыши и лестницы; магазины демонстрируют свои изделия через огромные ламинированные панели, отполированные до совершенство.
И это лишь малая часть того, что стекло делает для нас. Есть загружает больше мест, где он прячется, от лампочек в термометры и металлокерамические пломбы в зубах корпусов лодок из стеклопластика, «наждачная бумага», которую мы используем для украшения (часто стеклянная бумага), и даже тензодатчики, предупреждающие нас о трещинах в зданиях. Прозрачный, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Что Вы могли бы хотеть большего? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно не воспринимаем как должное; везде и нигде — «невидимо прозрачно», так что мы даже не замечаем, что это есть!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На сайте
На других сайтах
Книги
- Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002. .
- Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
- Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
- Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
- Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Вы можете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.
Статьи
- Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов, Глория Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке. Стекло
- работает: как Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
- Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Юлия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
- Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
- «Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.
Подкасты
Патенты
Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:
- Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
- Патент США 1304623: Изделие из натриевого алюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г. Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
- Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники. Автор Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.
Следуйте за нами
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:
Цитируйте эту страницу
Вудфорд, Крис.(2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]
Больше на нашем сайте …
Что такое стекло? | Как делают стекло?
Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это РекламаКриса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.
Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки.Достаточно сложно защитить нас, но он разбивается вдребезги. невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал … но это также замаскированная странная жидкость! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком. Давайте узнаем об этом больше.
Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов. Это крупный план линзы Френеля с маяка.
Что такое стекло?
На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета.Это витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.
Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Ты сможешь сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).
Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это сколько бы вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют это аморфным твердым телом. Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.
Стекло — такой популярный материал в наших домах. потому что он обладает множеством действительно полезных свойств. Кроме будучи прозрачным, его изготовить недорого, его легко придать форму, когда он расплавленный, достаточно устойчивый к нагреванию в застывшем состоянии, химически инертный (чтобы стеклянная банка не вступала в реакцию с предметами, которые вы в нее кладете), и его можно перерабатывать любое количество раз.
Как делают стекло?
Художественное произведение: Производство стекла упрощено: смешать и нагреть песок и переработанное стекло с карбонатом кальция и карбонат натрия.
Когда американские ученые испытали прототип атомная бомба в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратился в песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все им нужно огромное количество тепла.
На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь. Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт — натриево-кальциево-силикатное стекло. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.
Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается.Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).
После того, как песок растоплен, его либо высыпают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, или «плавающие» (выливается в большую ванну с расплавленным оловом), чтобы получился идеально ровный листы стекла для окон. До сих пор иногда изготавливают необычную стеклянную тару. «взорвав» их.Заворачивается «комок» расплавленного стекла. вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается открытый конец трубы, в результате чего стекло взорвалось, как воздушный шар. С умелым выдуванием и точением можно получить самые разные удивительные формы. сделал.
Производители стекла используют несколько иной процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно другие химикаты добавляются для изменения внешнего вида или свойств готовое стекло. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавлен в расплавленный песок, чтобы стекло стало зеленоватым.Боросиликатное стекло, пригодное для запекания (широко продается под товарный знак PYREX®) является производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать; высоко ценится ограненный свинцовый кристалл сверкает цветом, преломляя (изгибая) свет проходя через это. Некоторые специальные виды стекла производятся разный производственный процесс. Пуленепробиваемый Стекло изготовлено из многослойного или ламината, состоящего из нескольких слоев стекла и пластика, склеенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобилей, производится путем охлаждения расплавленного металла. стекло очень быстро, чтобы сделать его намного тверже.Витражное (цветное) стекло изготавливается путем добавления металлических соединений в стекло, пока оно расплавлено; разные Металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.
Стекло — твердое тело … или жидкость?
Изображение: Вверху: В правильном кристаллическом твердом теле атомы расположены в аккуратный и предсказуемый способ. Внизу: в аморфном твердом теле, таком как стекло, расположение гораздо более случайное.
Это очень интересный вопрос.
Ответ — и то, и другое — и ни то ни другое! Существуют самые разные мнения о том, как относиться к таким материалам, как стекло, которые кажутся немного похожими на жидкости в некоторых отношениях и немного похожи на твердые тела в других.
В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.
На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того момента, когда он зависнет. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, изящно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!
Аморфные твердые вещества
Вернемся к стеклу.Вглядываться в микроскоп внутри стекла, и вы найдете молекулы, из которых он сделан расположены в неправильном порядке. Вот почему стекло иногда называется аморфным твердым телом (твердое тело без регулярного кристаллическая структура, которая должна быть у чего-то вроде металла). Ты можешь также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывала», т. е. озадачивающее утверждение, которое иногда можно встретить в научных книгах. Мы могли бы скажем, стекло немного похоже на жидкость и немного похоже на твердое тело.Имеет внутренняя структура, которая находится где-то между структурой жидкости и твердое тело, причем некоторые из них имеют порядок твердого тела, а некоторые — хаотичность жидкости.
Стекло — далеко не единственное аморфное твердое тело. Можно сделать тип воды, называемый аморфным льдом, который можно описать как между твердым телом (вода) и жидкостью (лед). Вы делаете это с помощью охлаждающей воды очень быстро. Лед образуется так быстро, что не успевает собраться до его нормальной кристаллической структуры. Итак, что вы получаете, похоже на лед но в некотором роде ведет себя как жидкая вода.Другие вещества могут быть превращены в аморфные твердые тела. Солнечные элементы часто делают из так называемый аморфный кремний.
Фото: солнечная панель из аморфного кремния. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL (Министерство энергетики США / Национальные возобновляемые источники энергии) Энергетическая лаборатория) (фото № 22143).
Рекламные ссылкиДля чего мы используем стекло?
Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится в ультрафиолетовый свет. Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.
Glass начинает ваш день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурый взгляд в зеркало, песня из душ, когда вы умываетесь теплой водой, стекающей с солнечные панели на крыше.Стаканы упаковывают стол для завтрака, который сам по себе может быть сделанным из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всем формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы использовать стеклокерамическую варочную панель или микроволновая печь с металлической подкладкой окно, чтобы волны оставались внутри. Может быть, ты смотришь теплые круассаны через дверцу духовки из пирекса? (А это чайник стеклянный?)
Когда вы проверяете электронную почту во время завтрака (плохая привычка), скорость передачи данных в Интернете сжимается. в ваш дом через оптические волокна, как потоки солнечного света через теплоотражающие окна, которые сохраняют прохладу.Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленные Стекло гориллы вашего смартфона, оба заряжаются солнечной энергией из фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормоча тебе через экран телевизора в углу.
Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если ты за рулем, по шоссе ты грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах.Может быть, ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).
Фото: Стекло приносит вовнутрь! Это прекрасная часовня путников на ранчо Палос-Вердес, Калифорния, спроектированная Ллойдом Райтом (сыном Фрэнка Ллойда Райта). Фотография из коллекции калифорнийских фотографий Джона Б. Лавлейса в журнале Кэрол М.Американский проект Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.
Если это современное здание, ваш офис или школа может быть миниатюрным стеклянным собором; мы Считайте стекло хрупким и хрупким, но закаливайте его правильно из него можно делать стены, полы, крыши и лестницы; магазины демонстрируют свои изделия через огромные ламинированные панели, отполированные до совершенство.
И это лишь малая часть того, что стекло делает для нас. Есть загружает больше мест, где он прячется, от лампочек в термометры и металлокерамические пломбы в зубах корпусов лодок из стеклопластика, «наждачная бумага», которую мы используем для украшения (часто стеклянная бумага), и даже тензодатчики, предупреждающие нас о трещинах в зданиях. Прозрачный, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Что Вы могли бы хотеть большего? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно не воспринимаем как должное; везде и нигде — «невидимо прозрачно», так что мы даже не замечаем, что это есть!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На сайте
На других сайтах
Книги
- Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002. .
- Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
- Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
- Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
- Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Вы можете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.
Статьи
- Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов, Глория Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке. Стекло
- работает: как Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
- Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Юлия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
- Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
- «Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.
Подкасты
Патенты
Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:
- Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
- Патент США 1304623: Изделие из натриевого алюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г. Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
- Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники. Автор Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.
Следуйте за нами
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:
Цитируйте эту страницу
Вудфорд, Крис.(2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]
Больше на нашем сайте …
Наука о производстве стекла: как делается стекло?
На протяжении истории человечества был каменный век, затем бронзовый век и даже был железный век. Вопрос в том, как бы вы назвали возраст, в котором мы живем сейчас? Лично я голосую за то, чтобы назвать это «Стеклянным веком »!
(Изображение предоставлено Flickr)
Стекло повсеместно
Сегодня практически нет такой области жизни, в которой стекло не использовалось бы в той или иной форме. Окна домов, машин, кораблей, поездов и даже самолетов сделаны из листового стекла. Список изделий из стекла практически бесконечен: от сосудов для воды, стаканов, предметов декора, различных видов бутылок и солнцезащитных очков до очков, фляг, лабораторных принадлежностей, ламп накаливания, люминесцентных трубок и сотен других предметов, которые мы прямо или косвенно используем в повседневной жизни. жизнь. Вы когда-нибудь задумывались, как производится этот невероятно полезный материал?
Аппарат лабораторный из стекла. (Фото: Pxhere)
Мистицизм стекла: стекло — это жидкость?
Хотя стекло имеет множество применений, оно также имеет оттенок мистицизма — вероятно, из-за его странного химического и физического поведения.Он достаточно силен, чтобы защитить нас, но он также может разбиться на тысячи частей. Он сделан из непрозрачного песка , но при этом полностью прозрачен. И, что, пожалуй, самое поразительное, он выглядит и ведет себя как твердое тело, но на самом деле это замаскированная форма странной жидкости!
Наука изготовления стекла
В это трудно поверить, но стекло изготавливается из жидкого песка. В частности, стекло получают путем нагревания обычного песка (в основном состоящего из диоксида кремния SiO2) до тех пор, пока он не расплавится и не превратится в жидкость.Вы можете задаться вопросом, почему то же самое не происходит в жаркие дни на пляже, но ответ на этот вопрос довольно прост: температура плавления, необходимая для песка, очень высока, около 1700 ° C .
Образец диоксида кремния. (Фото: LHcheM / Wikimedia Commons)
Когда расплавленный песок охлаждается, он не возвращается обратно в свое песчано-желтое состояние, с которого вы начинали — нагревание вызывает полное химическое преобразование, таким образом достигая новая внутренняя структура.Независимо от техники, используемой для охлаждения расплавленного песка, никогда не превращается в типичное твердое тело. Вместо этого он превращается в замороженную жидкость или — как бы сказал выпускник факультета материаловедения — в аморфное твердое тело . По сути, стекло больше похоже на нечто среднее между твердым телом и жидкостью, с некоторыми кристаллическими структурами, которые обычно встречаются в твердых телах, а также с некоторой молекулярной хаотичностью, часто наблюдаемой в жидкостях.
История изготовления стекла
Искусство изготовления стекла очень древнее.Точно неизвестно, когда человек впервые научился делать стекло, но некоторые стеклянные бусины, сделанные еще в 2500 году до нашей эры, были недавно обнаружены в Египте. В Вавилонии был найден стержень из синего стекла, изготовленный около 2600 г. до н.э. Из этих открытий видно, что даже древний человек умел делать стекло.
Как стекло производится в промышленности?
Я уже дал вам примерное представление о том, как делается стекло, но теперь давайте посмотрим, как производится стекло в надлежащих промышленных условиях.На заводе по производству промышленного стекла песок смешивают с кусками отработанного стекла (часто собираемыми при переработке), известняком (карбонат кальция CaCO3) и кальцинированной содой (карбонат натрия Na2CO3) перед нагреванием в печи. Кальцинированная сода добавляется в смесь исключительно с целью снижения температуры плавления песка, чтобы сэкономить энергию в производственном процессе. Однако у этого есть и нежелательный недостаток — получается стекло, которое растворяется в воде. Чтобы предотвратить это, в смесь добавляют известняк.Конечный продукт, полученный в результате этого процесса, технически называется натриево-кальциево-силикатным стеклом . Это натриево-известково-кремнеземное стекло — стекло общего назначения, которое мы обычно видим вокруг себя.
Тонированное стекло
Для производства различных видов стекла производители товарного стекла часто используют несколько разные процессы производства стекла. Это изменение часто происходит в форме добавления других химикатов. Химические вещества добавляются с целью изменения внешнего вида или свойств готового стекла.Например, химические вещества на основе хрома или железа добавляют к расплавленной смеси песка для получения стекла с зеленоватым оттенком, тогда как смешивание с солью кобальта дает синее стекло. Для изготовления жаропрочного стекла в расплавленную смесь добавляют оксид бора. Оксид свинца добавляют для получения тонкого хрустального стекла, которое при необходимости легче разрезать.
Закаленное стекло
Некоторые узкоспециализированные и сверхпрочные варианты стекла, такие как пуленепробиваемое или закаленное стекло, производятся с помощью другого производственного процесса.Чтобы сделать пуленепробиваемое стекло, нужно объединить несколько слоев стекла и пластика. Закаленное или закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах и автомобилях, обычно получают путем очень быстрого охлаждения расплавленного стекла, чтобы сделать его намного более твердым.
Демонстрация пуленепробиваемого стекла, Нью-Йорк. (Фото: LHcheM / Wikimedia Commons)
Стекло можно найти в бесчисленных количествах — от лампочек в термометрах и стеклопластиковых корпусов лодок до наждачной бумаги (также называемой стеклянной бумагой), которую мы используем для декорирования, и тензодатчиков. которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Стекло прозрачное, чистое, дешевое, инертное, прочное и бесконечно полезное. Что вы еще хотите? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно считаем само собой разумеющимся, но оно неумолимо служит той цели, для которой предназначено, при условии, что вы используете его с осторожностью!
Как делают стекло: из чего делают стекло
Искусство изготовления стекла — древнее. Это был процесс, который совершенствовался тысячи лет. По мере того, как технологии становятся все более продвинутыми, производители стекла начали производить флоат-стекло, которое является гораздо более прочным, долговечным и совместимым с процедурами обработки стекла, такими как ламинирование, закалка, кислотное травление, пескоструйная обработка и т. Д.
В Asahi India Glass Ltd. используются технологии производства стекла высочайшего качества для производства идеальных листов флоат-стекла. Используемая технология представляет собой процесс PPG, который был открыт сэром Алистером Пилкингтоном в 1952 году, и до сих пор остается наиболее надежным процессом производства флоат-стекла. Естественно, это включает в себя множество этапов, и на каждом отдельном этапе большое внимание уделяется точности и тщательности производства стекла.
От выбора правильного типа и соотношения ингредиентов для стекла до их научного усвоения для производства стекла в том виде, в каком мы его знаем, здесь мы отвечаем на вопрос, как стекло производится с помощью пошагового процесса:
1.Плавление и рафинирование
Для производства прозрачного стекла требуется правильный набор сырья. Он состоит из кварцевого песка (SiO2), оксида натрия (Na2O) из кальцинированной соды, оксида кальция (CaO) из известняка / доломита, доломита (MgO) и полевого шпата (Al2O3). Эти ингредиенты смешиваются в правильной пропорции, и вся партия направляется в печь, нагретую до 1500 градусов Цельсия.
Чтобы придать стеклу цвет, в шихту также примешивают определенные оксиды металлов.
2.Поплавковая ванна
Расплавленный материал из печи перетекает в поплавковую ванну, которая представляет собой зеркальную поверхность из расплавленного олова. Этот материал попадает в ванну при температуре 1500 градусов Цельсия и покидает ванну при температуре около 650 градусов Цельсия. Форма его на выходе похожа на сплошную ленту.
3. Покрытие для отражающего стекла
После этого, если производятся отражающие стеклянные поверхности, которые помогают сохранять прохладу в помещении, выполняются процедуры нанесения покрытия, при которых на поверхность охлажденной ленты наносится твердое или мягкое покрытие. при высоких температурах.
4. Отжиг
Затем, чтобы снять внутренние напряжения, накопленные в стекле, выполняется процесс, называемый отжигом. Этот процесс позволяет стеклянной ленте проходить через слой, который устраняет любые напряжения на поверхности стекла и постепенно охлаждает ее, чтобы придать ей окончательно затвердевшую форму. Это упрощает резку стекла и придание ему соответствующей формы.
5. Проверка
Благодаря точным и передовым технологиям проверки можно провести более 100 миллионов проверок на протяжении всего процесса производства стекла для выявления пузырьков воздуха, напряжений или песчинок, которые отказываются плавиться. Это очень важно для проверки качества окончательной формы стекла.
6. Резка по заказу
Наконец, алмазные стали используются для обрезки и резки стеклянных лент на квадратные формы.
Полное руководство по производству стекла —
Видны сияющие небоскребы за стеклянными окнами сегодня везде. В моде дома с большими французскими окнами. Стекло перегородки и душевые перегородки сегодня характерны практически для всех домов. Все от автомобилей до мобильных телефонов используется стекло.
История производства стекла
Искусство изготовления стекла восходит к 2600 году. До н.э. в Месопотамии. Египтяне практиковали изготовление стекла около 2500 г. до н.э. Искусственный стекло впервые появилось в египетской или месопотамской цивилизации, тогда как инструменты сделанные из вулканического стекла обсидиана использовались еще в каменном веке. Древний Китай, однако, открыл, как сделать стекло немного позже.
Стеклянные бусины, как известно, являются одними из самых ранних изделия из стекла.Считается, что их создание в основном случайно. В позднем бронзовом веке производство стекла было остановлено. Стекло считалось роскошный материал тогда.
Археологические раскопки предполагают использование стекла в Англии в средние века. В 10 веке витражи нашли свое отражение. место в соборах и окнах дворцов. После эпохи Возрождения архитектурные методы существенно изменились, что привело к сокращению использования витражей как строительного материала. Увеличилось бытовое использование стекла после промышленной революции.Сосуды, стеклянные окна и стеклянные бусины приобрела популярность в Европе в этот период. В 19 веке много людей предпочли стеклянные окна и двери в качестве декоративного варианта. В конце 19 век, некоторые дизайнеры вернули традицию использования витражей. в декоративных окнах. Именно в этот период Тиффани обнаружил несколько методов изготовления изделий из стекла с куполом.
Истинная универсальность использования стекла в качестве здания материал был обнаружен только в 20 веке.С технологией производства стекла получая промышленный бум, можно было бы произведен. Закаленное стекло, многослойное стекло, пуленепробиваемое стекло и умное стекло все стимулировали использование стекла в зданиях. Сегодня несколько небоскребов, небольшие и большие дома, и офисы используют стекло почти во всех аспектах строительства и дизайн.
Как стекло сделано?
Стекло представляет собой аморфное твердое вещество, состоящее из смеси непрозрачные пески из таких соединений, как кремнезем. Процесс производства стекла невероятно сложно.Стекло, как готовый продукт, прозрачное. Достигать прозрачность, она проходит много этапов.
В 1945 году во время испытания атомной бомбы близлежащий песок при ударе превратился в стакан. Это случайное открытие привело к дальнейшим исследованиям в области производства стекла. Сегодня товарное стекло производят двумя способами — методом флоат-стекла и выдуванием стекла. Метод флоат-стекла производит листовое стекло, а выдувание стекла — стеклянную тару. Алистер Пилкингтон в 1952 году открыл , как производить стекло в промышленных масштабах.
Сырье для производства флоат-стекла включает кремнезем. песок, оксид натрия из кальцинированной соды, полевой шпат, оксид кальция из известняка, доломит и известняк. Это сырье в порошкообразном виде смешивают, производят в шихту и дуть в печь, нагретую до 1500 градусов.
Температура и соотношение сырья внутри печь строго контролируются. Стабильная температура внутри печи обеспечивает однородность удельного веса стекла.
Расплав сырьевой смеси, которую можно назвать стекло в этот момент переносится в ванну с расплавленным оловом через подачу канал и носик губа.Скважина контролирует количество расплавленного сырья, которое должно быть вылили в жестяную ванну. Поскольку олово имеет высокий удельный вес, оно не смешивается с расплавленным стеклом и является связным. Особое внимание уделяется предотвращению окисления. олова. Для этого он защищен от водорода и азота.
Это расплавленное стекло образует плавающую ленту даже толщина на поверхности жести. Затем температура снижается примерно до 600 градусов, чтобы стекло можно было поднимать с поверхности. Скорость снятие стеклянной ленты с оловянного листа тщательно контролируется.Эта лента подвергается роликам, регулирующим толщину стекла. После толщины и часто ширина стеклянной ленты меняется, ее переходят на отжиг лер. В лере для отжига стекло медленно охлаждается, т. Е. Отжигается до избегать поломки. После охлаждения стекло разрезается на желаемую форму.
Если производитель желает сделать стекло светоотражающим, он может использовать метод, называемый онлайн-химическим осаждением из паровой фазы. Множественные покрытия может быть нанесен на стекло, чтобы сделать его устойчивым к инфракрасному, УФ-излучению или отражающий.
Большинство производителей обеспечивают регулярную проверку стеклянная лента. Даже одна крошечная песчинка или безобидный пузырь, застрявший в ловушке лента может сделать стекло некрасивым. Предварительный онлайн-экзамен гарантирован такие производители, как AIS Glass. Если стеклянная лента неисправна, ниже по потоку компьютеры крутятся вокруг них.
Что Существуют разные типы стекла?
Поскольку стекло находит широкое применение, оно бывает разных типов. Каждый из них различается по прочности и дизайну.В домах и офисах стекло используется во всем: от больших окон до перегородок и душевые стенки. Новые технологии позволили производителям преодолеть типичные недостатки, связанные со стеклом — хрупкость, постоянная прозрачность и полное отсутствие управления звуком.
В зависимости от используемого сырья стекло может быть подразделяются на следующие типы.
1. Стекло из плавленого кварца или кварцевого стекла
Стекло этого типа чрезвычайно устойчиво к выветривание.Его молекулы расположены беспорядочно. Стекло такого типа используется в тубах. светильники и печи.
2. Натриево-кальциево-силикатное стекло
Этот тип стекла обычно используется для изготовления окон и — один из самых распространенных видов стекла, производимого в любой точке мира.
3. Натриевое боросиликатное стекло
В стекло этого типа добавляется оксид бора. Это делает стекло менее склонным к растрескиванию. Он в основном используется для изготовления лабораторных оборудование и посуда.
4.Свинцово-оксидное стекло
Свинцово-оксидное стекло обладает высокими отражательными свойствами, что делает его фаворитом ювелиров. Его кристаллы отражают свет блестяще.
5. Прозрачное стекло
Также популярно как флоат-стекло, прозрачное стекло предлагает исключительная четкость и прозрачность для беспрепятственного обзора, что делает его идеальным выбор для панорамных окон.
6. Тонированное стекло
Тонированное стекло обычно называют отожженным стеклом. изготовлены с покрытием или пленкой для придания цвета и уменьшения света коробка передач.
Типы Стекло с добавленной стоимостью:
Кроме того, обычное стекло было обновлено до приспосабливайте различные варианты дизайна, чтобы повысить ценность вашего стекла. Некоторые из К наиболее уникальным и полезным очкам с добавленной стоимостью относятся следующие. 1. Smart Glass
Smart Glass, по сути, решение для обеспечения конфиденциальности, Тип стекла, прозрачность которого может изменяться одним нажатием кнопки. Этот тип стекла, как правило, изготавливается с использованием ионов, зажатых между разными стеклами. слои.Под действием электрического тока эти ионы смещают положение в изменить непрозрачность стекла. Умное стекло широко используется как в жилом, так и в домашнем хозяйстве. коммерческие здания. Умное стекло, как и AIS Swytchglass, также считается быть экологически эффективным из-за его способности предотвращать / разрешать освещение и тепло в комнате.
2. Акустическое стекло
Как следует из названия, акустическое стекло используется для управлять звуком внутри помещения; таким образом, заботясь о соответствующих потребностях в децибелах или потребности в контроле звука.Это самый модный метод звукоизоляции жилого помещения или коммерческий офис. Акустическое стекло широко используется в домах, студиях звукозаписи. и частные офисы. Этот вид стекла оптимален для людей, не желающих для громоздкой звукоизоляции.
3. Матированное стекло
Матированное стекло — это дополнительное решение для обеспечения конфиденциальности. стекло. Он не совсем прозрачен, что означает, что он дает преимущества конфиденциальность, а также частичная видимость. Его можно использовать в окнах и перегородки.Душевые перегородки, двери, полки для шкафов и подвесные потолки. использовать матовое стекло. Матовое стекло используют в первую очередь люди, желающие конфиденциальность, но это также может быть выбор дизайна. AIS Krystal Frosted Glass — это идеальный способ обеспечить конфиденциальность, а также добавить эстетической привлекательности вашему жизненное пространство.
4. Энергоэффективное стекло
Энергоэффективное стекло используется в экологически чистых здания, чтобы поддерживать баланс между эстетикой и экологией. Это фокусируется на экономии энергии.Энергоэффективное стекло работает, предотвращая или позволяя солнечное излучение внутри комнаты. AIS Ecosense — это энергоэффективный стекло специально для индийских клиентов. AIS Ecosense позволяет оставайтесь яркими и свежими, ограничивая поступление солнечной энергии в комнату. Это входит в различные разновидности и могут использоваться как в внешней, так и в внутренней архитектуре.
Кроме этого, используется несколько других типов стекла. часто в различных отраслях. К ним относятся автомобильные стекла, декоративные стекло, стекло с обратной краской и многослойное стекло.Вне зависимости от вида стекло бывает настоящее благословение для человечества.
AIS Glass — ведущая компания по производству стекла в Индии. AIS обслуживает автомобильное стекло, архитектурное стекло и производство потребительского стекла. У нас есть более 13 узловых единиц стекла, и мы гордимся тем, что являемся стеклом высшего класса. Наши продукты сделаны с изяществом и изготавливаются по индивидуальному заказу в соответствии с потребностями наших клиентов. Наше инновационное стекло решения включают акустическое стекло, AIS Swytchglass, AIS Securityglass и AIS Декор.Наши специалисты производят, покупают и устанавливают желаемые типы стекла и соблюдайте при этом безупречные стандарты. С AIS Glass вы можете мир стеклянных решений, призванных изменить ваш образ жизни.
стекло
Что такое стекло и как его производят?Стекло — твердый материал, обычно хрупкий и прозрачный, часто встречающийся в нашей повседневной жизни. Он состоит в основном из песка (силикаты, SiO2) и щелочи.
Эти материалы при высоких температурах (т.е.е. расплавленное вязкое состояние) плавятся вместе; затем они быстро охлаждаются, образуя жесткую структуру, но не успевают образовать кристаллическую регулярную структуру.
В зависимости от конечного использования и области применения состав стекла и скорость охлаждения будут варьироваться для достижения соответствующих свойств для конкретного применения. Вот общие ингредиенты для получения стекла:
1. Песок (SiO2 кремнезем)
В чистом виде он существует в виде полимера (SiO2) n.
2. Кальцинированная сода (карбонат натрия Na2CO3)
Обычно SiO2 размягчается до 2000 ° C, где он начинает разлагаться (при 1713 ° C большинство молекул уже могут свободно перемещаться). Добавление соды снизит температуру плавления до 1000 ° C, что сделает его более управляемым.
3. Известняк (карбонат кальция или CaCo3) или доломит (MgCO3)
Карбонат кальция, также известный как известь, в природе встречается в виде известняка, мрамора или мела.
Сода делает стакан водорастворимым, мягким и не очень прочным.Поэтому добавление извести увеличивает твердость и химическую стойкость, а также обеспечивает нерастворимость материалов.
Другие материалы и оксиды могут быть добавлены для улучшения свойств (тонировка, долговечность и т. Д.), Создания различных эффектов, цветов и т. Д.
Основные свойства стекла Это следующие Основные характеристики стекла: — Твердый и твердый материал — Неупорядоченная и аморфная структура — Хрупкое и легко ломаемое на острые части — Прозрачное для видимого света — Инертный и биологически инертный материал. — Стекло на 100% пригодно для вторичной переработки и является одним из самых безопасных упаковочных материалов благодаря своему составу и свойствам. Стекло используется в архитектуре, освещении, передаче электроэнергии, инструментах для научных исследований, оптических приборах, бытовых инструментах и даже текстильных изделиях. Стекло не портится, не корродирует, не оставляет пятен и не выцветает, поэтому является одним из самых безопасных упаковочных материалов. Эти свойства можно модифицировать и изменять путем добавления других компаундов или термообработки. |
Ниже описаны основные типы стекла:
Коммерческое стекло или натриево-известковое стекло:
Это наиболее распространенное и менее дорогое коммерческое стекло. В состав известково-натриевого стекла обычно входит 60-75% кремнезема, 12-18% соды и 5-12% извести. Небольшой процент других материалов может быть добавлен для определенных свойств, таких как окраска.
— Имеет светопропускание, подходящее для использования в оконных стеклах;
— Имеет гладкую и непористую поверхность, что позволяет легко очищать стеклянные бутылки и упаковочное стекло;
— Емкости из натронно-известкового стекла практически инертны, устойчивы к химическому воздействию водных растворов, поэтому они не загрязняют содержимое внутри и не влияют на вкус.
В то время как чистое стекло SiO2 не поглощает УФ-свет, натриево-известковое стекло не пропускает свет с длиной волны менее 400 нм (УФ-свет).
Недостатками известково-натриевого стекла является то, что оно не устойчиво к высоким температурам и резким перепадам температур. Например, каждый слышал, как разбивается стакан при наливании жидкости при высокой температуре, например, для приготовления чая.
В некоторых случаях известково-натриевое стекло используется в основном для изготовления бутылок, банок, повседневных стаканов и оконных стекол.
Свинцовое стекло :
Свинцовое стекло состоит из 54-65% SiO2, 18-38% оксида свинца (PbO), 13-15% соды (Na2O) или поташа (K2) и различных других оксидов. Когда содержание PbO меньше 18%, стекло называют хрустальным.
— В умеренных количествах свинец увеличивает прочность;
— В больших количествах снижает температуру плавления и снижает твердость, делая поверхность мягкой;
— Кроме того, он имеет высокий показатель преломления, что обеспечивает высокую яркость стекла.
Эти два последних свойства делают его подходящим для декоративных целей.
Стекло с высоким содержанием оксида свинца (т.е. 65%) может использоваться в качестве радиационно-защитного стекла, поскольку свинец поглощает гамма-лучи и другие формы вредного излучения, например, для ядерной промышленности.
Как и натриево-кальциевое стекло, свинцовое стекло не выдерживает высоких температур или резких перепадов температуры.
Боросиликатное стекло:
Боросиликатное стекло в основном состоит из кремнезема (70-80%), оксида бора B2O3 (7-13%) и небольшого количества щелочей (оксидов натрия и калия), таких как 4-8% Na2O и K2O и 2-7% оксида алюминия (Al2O3).
Бор обеспечивает большую устойчивость к тепловым изменениям и химической коррозии.
Оно подходит для промышленных химических предприятий, в лабораториях, в фармацевтической промышленности, в лампах для мощных ламп и т. Д. Боросиликатное стекло также используется в домашних условиях для изготовления плит и других жаропрочных продуктов. Он используется для домашних кухонь и химических лабораторий, потому что он имеет большую устойчивость к тепловому удару и обеспечивает большую точность лабораторных измерений при нагревании и охлаждении.
Есть и другие особые типы стекла, в которые добавляются другие вещества. Например:
Элемент | Свойства |
Глинозем | Улучшает химическую стойкость и увеличивает вязкость в более низких температурных диапазонах |
Красители | Металлы и оксиды металлов для изменения цвета (напр. марганец и селен в обесцвеченный газ, кобальт для синего, медь для красного, никель дает синее, фиолетовое или черное стекло, титан дает желтовато-коричневый цвет и т. д.). |
Оксид бария | Стекло, содержащее барий, не такое тяжелое, как кристалл свинца, но имеет такой же блеск благодаря высокому показателю преломления. |
Фтор | Фторсодержащие материалы, такие как плавиковый шпат (CaF2) или фосфаты, образующие мелкие кристаллические частицы в стекле, которые создают мутное и непрозрачное впечатление |
К недавно разработанным формам стекла относятся: — Безопасное стекло , состоит из двух частей листового стекла, соединенных пластиком, чтобы стекло не рассыпалось при разбивании. — Стекловолокно , изготовленное из расплавленного стекла, сформованного в непрерывные волокна, которое используется для тканей или электроизоляции. — Пеностекло , полученное путем улавливания пузырьков газа в стекле для получения губчатого материала для изоляционных целей. |
Элемент | Тип стекла | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Боросиликатное стекло | Алюмо-силикатное стекло | Свинцово-боратное стекло | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SiO2 | 100% | 60-75% | 62% | 54-65% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Al2O3 | 1% | 2-7% | 17% | 2% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CaO | 8% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MgO | 4% | 7% | 9 0742 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Na2O | 12-18% | 4-8% | 1% | 13-15% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
K2O | 907 | 7-13% | 5% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PbO | 18-38% |
другие материалы можно найти через другие типы материалов следующие веб-страницы:
Нержавеющая сталь Monel
Тефлон Полипропилен ПВХ Поливинилхлорид
Информацию о периодических элементах можно найти на этой веб-странице:
Элементы периодической таблицы
.