شیشه یک ماده معدنی و غیر فلزی است که ساختار کریستالی ندارد. چنین موادی امورف نامیده می شوند و عملا مایعات جامد هستند که به سرعت سرد می شوند و کریستال ها نمی توانند تشکیل شوند. عینک های معمولی از شیشه سیلیکات سودا اهک برای بطری های شیشه ای تا شیشه کوارتز با خلوص بسیار بالا برای الیاف نوری متغیر است. شیشه به طور گسترده ای برای پنجره ها، بطری ها، لیوان های اشامیدنی، خطوط انتقال و ظروف برای مایعات بسیار خورنده، عینک های نوری، پنجره ها برای کاربردهای هسته ای و غیره استفاده می شود. استفاده. از لحاظ تاریخی، اکثر محصولات از شیشه های دمیده ساخته شده اند. در سال های اخیر، بیشتر شیشه های مسطح با استفاده از فرایند شناور تولید شده است. تولید انبوه بطری ها و محصولات تزئینی در مقیاس صنعتی با استفاده از فرایند شیشه ای دمیده انجام می شود. اقلام شیشه ای دست ساز در مراکز هنری / صنایع دستی در سراسر انگلستان ساخته شده است.
شیشه معمولی
جزء اصلی شیشه سیلیکون دی اکسید (SiO 2) است. رایج ترین شکل سیلیس مورد استفاده در تولید شیشه همیشه شن و ماسه بوده است.
خود شن و ماسه را می توان برای ساخت شیشه ذوب کرد، اما دمایی که در ان می توان این کار را انجام داد حدود 1700 درجه سانتیگراد است. با اضافه کردن مواد شیمیایی دیگر به شن و ماسه، دمای ذوب می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد. اضافه کردن کربنات سدیم (Na2CO3)، شناخته شده به عنوان خاکستر سودا، در مقدار برای ایجاد مخلوط مذاب از 75٪ سیلیس (SiO2) و 25٪ اکسید سدیم (Na2O) دمای ذوب را به حدود 800 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. با این حال، یک لیوان از این ترکیب در اب محلول است و یک لیوان اب نامیده می شود. برای ثبات شیشه، مواد شیمیایی دیگری مانند اکسید کلسیم (CaO) و اکسید منیزیم (MgO) مورد نیاز است. مواد خام برای معرفی CaO و MgO کربنات های انها، سنگ اهک (CaCO3) و دولومیت (MgCO3) است که دی اکسید کربن را در دماهای بالا منتشر می کنند و اکسیدها را در شیشه می گذارند.
شیشه بوروسیلیکات:
شیشه بوروسیلیکات از 70٪ - 80٪ سیلیس (SiO2) و 7٪ - 13٪ اکسید بور (B2O3) با مقادیر کمی از اکسید سدیم قلیایی (سودا) (Na2O) و اکسید الومینیوم (AI2O3) ساخته شده است. ظروف شیشه ای اغلب در ازمایشگاه هایی استفاده می شود که تماس مکرر با بخار اب در دمای بالا می تواند یون های قلیایی را شستشو دهد. شیشه بوروسیلیکات دارای محتوای قلیایی نسبتا کم و در نتیجه مقاومت بالا در برابر حمله اب است. شیشه بوروسیلیکات دارای مقاومت شوک حرارتی استثنایی است، زیرا دارای ضریب انبساط کم (3.3 x 10 -6 K-1) و نقطه نرم شدن بالا است. حداکثر دمای کار توصیه شده (کوتاه مدت) برای شیشه بوروسیلیکات 500 درجه سانتیگراد است شیشه بوروسیلیکات دارای خواص نوری خوبی با توانایی انتقال نور از طریق منطقه قابل مشاهده طیف و در محدوده ماوراء بنفش نزدیک است. بنابراین به طور گسترده ای در فتوشیمی استفاده می شود. با توجه به خواص حرارتی و نوری ان، به طور گسترده ای برای کاربردهای نورپردازی با شدت بالا استفاده می شود. این شیشه در تولید الیاف شیشه ای برای استفاده در تقویت پلاستیک و نساجی استفاده می شود - زیر را ببینید در خانواده، شیشه بوروسیلیکات به شکل اجاق گاز و سایر وسایل خانگی مقاوم در برابر حرارت مانند Pyrex شناخته شده است. این موارد به طور کلی در دمای تا 250 درجه سانتیگراد استفاده می شود. شیشه بوروسیلیکات دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر حمله اب، اسیدها، محلول های نمک، هالوژن ها و حلال های الی است. همچنین مقاومت متوسطی در برابر قلیایی دارد. فقط اسید هیدروفلوئوریک، اسید فسفریک متمرکز داغ و قلیایی قوی باعث خوردگی قابل توجهی از شیشه می شود. به همین دلیل است که این شیشه به طور گسترده ای در کارخانه های شیمیایی و تجهیزات ازمایشگاهی استفاده می شود.
ویژگی های عمومی شیشه
مقاومت مکانیکی
شیشه دارای قدرت ذاتی زیادی است. این تنها با نقص های سطحی تضعیف می شود که به شیشه های روزمره شهرت شکننده خود را می دهد. یک درمان سطحی خاص می تواند اثرات نقص های سطحی را به حداقل برساند. استحکام کششی عملی شیشه حدود 27MPa تا 62MPa است. با این حال، شیشه می تواند تنش های فشاری بسیار بالا را تحمل کند. بنابراین، بیشتر شکستگی شیشه به دلیل شکست استحکام کششی است. دلیل استحکام کششی ضعیف شیشه این است که معمولا توسط ترک های میکروسکوپی پوشیده می شود که غلظت تنش موضعی را ایجاد می کنند. شیشه هیچ مکانیسمی برای کاهش تنش های موضعی بالا ندارد و بنابراین در معرض شکستگی شکننده سریع است. دو روش برای کاهش یا رفع این مشکل وجود دارد: درمان حرارتی یا شیمیایی شیشه به طوری که سطوح بیرونی تحت تنش فشاری نسبتا بالا هستند، در حالی که منطقه میانی بین سطوح تحت تنش کششی است. بنابراین ترک ها "توسط استرس باقی مانده ثابت بسته می شوند ... شیشه سفت و سخت قدرت شیشه را می توان تا یک عامل 10 با این روش بهبود بخشید. این تضمین می کند که سطوح شیشه ای ترک نمی خورد و شیشه در هنگام استفاده با چیزهایی که می تواند سطح را خراش دهد، در تماس مکانیکی قرار نمی گیرد. عینک هایی که بدون نقص سطح ساخته می شوند دارای ارزش قدرت هستند
