זכוכית היא חומר אנאורגני, לא מתכתי שאין לו מבנה גבישי. חומרים כאלה נקראים אמורפיים והם למעשה נוזלים מוצקים שמתקררים כל כך מהר שגבישים לא יכולים להיווצר. הכוסות האופייניות נעות בין זכוכית סיליקט סודה-ליים לבקבוקי זכוכית לזכוכית קוורץ בעלת טוהר גבוה במיוחד לסיבים אופטיים. זכוכית נמצאת בשימוש נרחב עבור חלונות, בקבוקים, כוסות שתייה, קווי העברה ומכלים עבור נוזלים קורוזיביים מאוד, משקפיים אופטיים, חלונות עבור יישומים גרעיניים, וכו ' להשתמש. מבחינה היסטורית, רוב המוצרים היו עשויים זכוכית מנופחת. בתקופה האחרונה, רוב הזכוכית השטוחה מיוצרת בתהליך ציפה. ייצור המוני של בקבוקים ומוצרי נוי מתבצע בקנה מידה תעשייתי באמצעות תהליך זכוכית מנופחת. פריטי הזכוכית המפוצצים ביד מיוצרים במרכזי אמנות / מלאכה ברחבי בריטניה.
זכוכית רגילה
המרכיב העיקרי של זכוכית הוא דו תחמוצת הסיליקון (SiO 2). הצורה הנפוצה ביותר של סיליקה המשמשת לייצור זכוכית תמיד הייתה חול.
ניתן להמיס את החול עצמו כדי ליצור זכוכית, אך הטמפרטורה שבה ניתן להשיג זאת היא בסביבות 1700 מעלות צלזיוס. על ידי הוספת כימיקלים אחרים לחול, ניתן להפחית באופן משמעותי את טמפרטורת ההמסה. תוספת של נתרן פחמתי (Na2CO3), המכונה אפר סודה, בכמות להכנת תערובת מותכת של 75% סיליקה (SiO2) ו-25% תחמוצת נתרן (Na2O) מפחיתה את טמפרטורת ההתכה לכ-800 מעלות צלזיוס. עם זאת, של הרכב זה מסיס במים נקרא מים. כדי להעניק יציבות לזכוכית, יש צורך בכימיקלים אחרים כגון תחמוצת סידן (CaO) ותחמוצת מגנזיום (MgO). חומרי הגלם להכנסת CaO ו- MgO הם הקרבונטים שלהם, אבן גיר (CaCO3) ודולומיט (MgCO3), הפולטים פחמן דו חמצני בטמפרטורות גבוהות ומשאירים את התחמוצות בזכוכית.
זכוכית בורוסיליקט:
זכוכית בורוסיליקט עשויה מ-70% - 80% סיליקה (SiO2) ו-7% - 13% תחמוצת בור (B2O3) עם כמויות קטנות של תחמוצת נתרן אלקלית (סודה) (Na2O) ותחמוצת אלומיניום (AI2O3). כלי זכוכית משמשים לעתים קרובות במעבדות שבהן מגע חוזר ונשנה עם אדי מים בטמפרטורות גבוהות יכול לשפוך יונים אלקליים. זכוכית Borosilicate יש תוכן אלקלי נמוך, וכתוצאה מכך, התנגדות גבוהה להתקפת מים. לזכוכית בורוסיליקט עמידות יוצאת דופן בפני זעזועים תרמיים, מכיוון שיש לה מקדם התפשטות נמוך (3.3 x 10 -6 K-1) ונקודת ריכוך גבוהה. טמפרטורת העבודה המקסימלית המומלצת (לטווח קצר) עבור זכוכית בורוסיליקט היא 500oC זכוכית Borosilicate יש תכונות אופטיות טובות עם היכולת להעביר אור דרך האזור הנראה של הספקטרום בטווח אולטרה סגול קרוב. לכן הוא נמצא בשימוש נרחב בפוטוכימיה. בשל תכונותיו התרמיות והאופטיות, הוא נמצא בשימוש נרחב עבור יישומי תאורה בעוצמה גבוהה. זכוכית זו משמשת לייצור סיבי זכוכית לשימוש בחיזוקי פלסטיק וטקסטיל - ראו בהמשך בבית, זכוכית בורוסיליקט ידועה בצורה של כלי כיריים ופריטים ביתיים עמידים בחום אחרים כגון Pyrex. פריטים אלה משמשים בדרך כלל בטמפרטורות של עד 250 מעלות צלזיוס. זכוכית Borosilicate יש עמידות גבוהה מאוד בפני התקפה של מים, חומצות, פתרונות מלח, הלוגנים וממיסים אורגניים. יש לו גם התנגדות מתונה לאלקליות. רק חומצה הידרופלואורית, חומצה זרחתית מרוכזת חמה ואלקליות חזקות גורמות לקורוזיה משמעותית של הזכוכית. לכן זכוכית זו נמצאת בשימוש נרחב במפעלים כימיים ולציוד מעבדה.
מאפיינים כלליים של זכוכית
חוזק מכני
לזכוכית יש כוח פנימי גדול. היא נחלשת רק על ידי פגמים בפני השטח, המעניקים לזכוכית היומיומית את המוניטין השביר שלה. טיפול משטח מיוחד יכול למזער את ההשפעות של פגמים על פני השטח. חוזק המתיחה המעשי של הזכוכית הוא כ 27MPa עד 62MPa. עם זאת, זכוכית יכולה לעמוד בלחצים דחיסה גבוהים במיוחד. לכן, רוב שבירת הזכוכית נובעת מכשל בחוזק המתיחה. הסיבה לחוזק המתיחה החלש של זכוכית היא שהיא מכוסה בדרך כלל בסדקים מיקרוסקופיים היוצרים ריכוזי לחץ מקומיים. לזכוכית אין מנגנונים להפחתת הלחצים המקומיים הגבוהים הנובעים מכך ולכן היא חשופה לשבר שביר מהיר. קיימות שתי שיטות להפחתת/ביטול בעיה זו: טיפול תרמי או כימי בזכוכית כך שהמשטחים החיצוניים נמצאים תחת לחץ דחיסה גבוה יחסית, בעוד שהאזור האמצעי בין המשטחים נמצא תחת לחץ מתיחה. לכן הסדקים "סגורים על ידי הלחץ השיורי המתמיד... זוהי זכוכית קשוחה/קשוחה. ניתן לשפר את חוזק הזכוכית עד פי 10 בשיטה זו. הוא מבטיח שמשטחי הזכוכית לא ייסדקו ושהזכוכית לא באה במגע מכני עם דברים במהלך השימוש שעלולים לשרוט את פני השטח. משקפיים המיוצרים ללא פגמים בפני השטח הם בעלי ערך חוזק
