مقدمه
پژوهش و توسعه ، محور اصلی تولید انواع جدید و بهتر
شیشه با خواص بهتراست. در این بخش ، برخی از فراوردههای شیشهای جدیدی که در رهگذر پژوهش و توسعه بدست آمده است، بررسی میشود.
شیشه سیلیس گداخته
شیشه سیلیسی گداخته یا سیلیس شیشهای را میتوان با گداختن سیلیس خالص تولید کرد، اما چنین محصولاتی معمولا حباب دارند و نمیتوان آنها را بهصورت شفاف تولید کرد. اکنون
کمپانی کورنینگ ، این شیشه را به روش تفکافت فاز بخار تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا تولید میکند. این نوع فرایند ، بطور طبیعی برای کنترل سیستمهایی مناسب است که در آنها امکان تولید
خالص فراهم باشد.
سیلیس خامی که با این روش تولید میشود، به شکل
ورق یا بول (بول ، خرده سنگهای استوانهای یا گلابی شکل کانی مصنوعی است) است. دمای بالای
واکنش ، باعث بیرون رانده شدن آلایندههای نامطلوب میشود و مقدار ناخالصیهای موجود در سیلیس گداخته را به حدود یک در صد میلیون قسمت میرساند. شیشه سیلیس گداخته ، حداقل مقدار جذب فراصوت را داراست. از این شیشه بدلیل انبساط گرمایی کم آن در آینههای تلسکوپی استفاده میشود.
شیشه پر سیلیس
این محصول که به نام
ویکور شناخته میشود، پیشرفت مهمی درجهت تولید شیشهای است که از نظر ترکیب و خواص به شیشه سیلیس گداخته نزدیک است. در این روش ، محدودیتهای پیشین در زمینه ذوب و شکلدهی از میان رفته است. کالاهای نهایی ، حدود 96% سیلیس و 3% اسید بوریک دارد و 1% بقیه از آلومین و قلیا تشکیل شده است. از ترکیبات
بورو سیلیکات-شیشه حاوی حدود 75% سیلیس ، در مراحل اولیه فرایند هنگامی که شیشهها ذوب و قالبگیری میشوند، استفاده میشود. پس از خنک شدن ، کالاها را تحت عملیات گرمایی و تابکاری قرار میدهند که سبب جدا شدن
شیشه به دو فاز فیزیکی متمایز میشود. کالای شیشهای را در حمام محلول اسید هیدرو کلریک 10% (98C) به مدت کافی فرو میبرند تا فاز
انحلالپذیر ، کاملا از آن خارج شود.
سپس با شستشوی کامل ، کمترین مقدار باقیمانده از فاز انحلالپذیر و همچنین ناخالصیها شسته میشوند و سپس تحت عملیات گرمایی از بدنه ، آبزدایی شده و ساختارسلولی به شیشه غیر متخلخل تبدیل میشود. این روش از تولید شیشه ، سبب ساخت محصولی میشود که میتوان آن را تا حرارت قرمز آلبالویی ، گرم کرده ، سپس بدون ایجاد هیچگونه آثار نامطلوب ، آن را درمخلوط آب و یخ فرو برد. این شیشه در برابر
مواد شیمیایی نیز بسیار مقاوم و در برابر تمام
اسیدها به جز اسید هیدرو فلوئوریک بسیار پایدار است. البته این اسید (درمقایسه با سایر شیشهها) با سرعت کمتری به این شیشه حمله میکند. در ضمن ، انقباض این شیشه به نسبت یکنواخت و مساوی صورت میگیرد، بطوری که شکل اولیه همچنان حفظ میشود.
شیشه رنگی
هر چند قرنها از این شیشهها تنها برای تزئین استفاده میشد، امروزه استفاده از شیشههای رنگی برای مقاصد صنعتی و علمی ضروری است. این شیشهها ، در صدها رنگ مختلف تولید میشوند. شیشه رنگی ممکن است یکی از انواع سهگانه زیر باشد:
- رنگ شیشه براثر جذب فرکانس خاصی از نور ، توسط عوامل موجود در محلول بوجود میآید. عوامل ایجاد رنگ در این گروه ، اکسیدهای عناصر واسطه بویژه گروه اول هستند (مانند Cr , V , Ti ). این طبقه را میتوان به دو زیر گروه تقسیم کرد، یکی شیشههایی که رنگ آنها ، بدلیل محیط ساختاری شیمیایی آنهاست و دیگری شیشههایی که رنگ آنها به دلیل اختلاف در حالت اکسایش آنهاست. مثلا NiO حل شده در شیشه سدیمی _ سربی است که رنگ قهوهای ایجاد میکند. اما این ترکیب در شیشه پتاسی تولید یک سرخ ژاسپ میکند.
- رنگ بر اثر ترسیب ذرات کلوئیدی در شیشه بیرنگ ، ضمن انجام عملیات گرمایی بوجود میآید. مثال معمول این نمونه ، ترسیب طلایی کلوئیدی است که شیشه طلایی _ یاقوتی پدید میآورد.
- رنگ بوسیله ذرات میکروسکوپی یا ذرات بزرگتر که ممکن است خود رنگی باشند، بوجود میآید. مانند قرمز سلنیمی () که در چراغهای راهنمایی ، حباب فانوسها و غیره بکار میرود. البته ممکن است این ذرات ، بیرنگ باشند و شیشه نیمهشفاف تولید کنند.
شیشههای پوشش دار
این شیشهها با ترسیب فیلمهای فلزی شفاف بر روی سطح شیشه شفاف یا رنگی تولید میشوند. این فیلمها طوری طراحی میشوند که مشخصات عبور و بازتابش خاصی از نور را که در معماری امروز دارای اهمیت است، ایجاد کنند.
شیشههای مات یا نیمه شفاف
این شیشهها در حالت مذاب ، شفافاند. اما هنگام شکل دهی به دلیل جدایی و تعلیق ذرات ریز در محیط شیشه ، کدر میشوند. این ذرات از نظر اندازه و چگالی در شیشه ، انواع متفاوتی دارند و
نور را به هنگام عبور ، پخش میکنند.
شیشه مات ، اغلب از شیشه شفاف حاوی
نقره بدست میآید. این ذرات
نقره در واقع نقش
هسته را برای رشد بلورهای غیر فلزی ایفا میکنند. این نوع شیشه برای ایجاد برخی سبکهای معماری مثلا در پنجره نورگیرها به منظور عبور طول موج مشخصی از نور و برای ظروف غذا خوری بکار میرود.
شیشه ایمنی
شیشههای ایمنی در دو نوع چندلایی و با پوشش سخت میباشند و شیشه نشکن را نیز میتوان شیشه ایمنی به حساب آورد. این شیشهها بهآسانی شیشه معمولی نمیشکنند و ظروف غذا خوری ساخته شده از اینها ، در مقایسه با ظروف غذا خوری معمولی سبکتر و سه برابر محکمترند.
شیشه فوتوفرم
شیشه فوتو فرم ، نسبت به نور ، حساس است و عمدتا از سیلیکات لیتیم تشکیل یافته است. اکسید پتاسیم و اکسید آلومینیوم موجود در این شیشه ، خواص آن را اصلاح میکند و مقادیر بسیار کم ترکیبات
سریم و
نقره ، اجزایی هستند که نسبت به نور ، حساساند. بر اثر تاباندن
نور فرابنفش به این شیشه ،
نقره توسط
سریم حساس میشود و با انجام عملیات گرمایی در دمایی نزدیک به 600درجه سانتیگراد در اطراف آن ، تصویری از متاسیلیکات لیتیم ایجاد میشود.
متاسیلیکات لیتیم در اسید حل میشود. لذا میتوان آن را به کمک اسید هیدروفلوئوریک 10% حذف کرد. اگر نور پس از عبور از نگاتیو یک نقشه شیشه ، تابانیده شود، یک کپی بسیار دقیق با تمام جزئیات و ریزه کاریها بر روی شیشه بدست میآید. مثلا به همین روش میتوان نقشه مدارهای الکتریکی شیشهای را به ارزانی و به شکل دقیقی تولید کرد. این فرایند ،
ماشینکاری شیمیایی شیشه نامیده شده است.
شیشه فوتوکرومیک سیلیکاتی
این نوع شیشهها مکمل شیشه فوتوفرم هستند، اما در عین حال خواص نامعلوم زیر را نیز دارند:
- تیره شدن در نور بر اثر وجود نور فرابنفش درطیف مرئی
- بیرنگ شدن یا کمرنگ شدن در تاریکی و بیرنگ شدن گرمایی در دماهای بالاتر.
این خواص نور رنگی واقعا برگشت پذیرند و دچار خستگی نمیشوند. در این شیشه ، ذرات هالید نقره در اندازههایی کمتر از یک میکرون موجودند که در مقایسه با هالید نقره معمولی
عکاسی ، واکنش متفاوتی را در برابر نور از خود نشان میدهند. این ذرات را در شیشه صلب و نفوذناپذیری که از نظر شیمیایی بیاثر است، جای میدهند. بدین ترتیب ، مراکز رنگی که محل نورکافت هستند، نمیتوانند از مکان خود به جای دیگر نفوذ کنند و ذرات پایدار نقره را تشکیل دهند و ترکیب برگشت ناپذیر تولید کنند.
شیشه _ سرامیک
این ماده ، مادهای است که مانند شیشه ، ذوب و شکل داده میشود و سپس بوسیله فرایندهای واشیشهای شدن کنترل شده ، تا حد زیادی به
سرامیک بلورین تبدیل میشود. از این مواد ، در ساخت پوشش آنتن رادار هواپیما ، موشکهای هدایت شونده و وسایل الکترونیکی مختلف استفاده میشود. همچنین این مواد تحت نام تجاری پیرو سرام در تولید ظروف آشپزخانه که همزمان برای هر سه کار پخت ، پذیرایی و انجماد غذا استفاده میشوند، بکار میروند.
الیاف شیشه
اگرچه الیاف شیشه ، محصول جدیدی نیست، با این حال سودمندی آن بدلیل ظرافت فوقالعادهاش افزایش یافته است. میتوان این ماده را به صورت رشته کشید، یا آنکه برای تولید عایق ، نوار و صافیهای هوا میتوان آن را به روش دمشی به شکل شبکه حصیری در آورد. الیاف کشیده شده برای تقویت پلاستیکهای مختلف بکار میروند و محصول چند سازه حاصل در ساخت لوله ، مخزن و وسایل ورزشی نظیر چوب ماهیگیری و چوب اسکی استفاده میشوند. متداولترین رزینهایی که با الیاف شیشه مصرف میشوند، رزینهای اپوکسی و پلی استر هستند.
مباحث مرتبط با عنوان
