Всем привет! Предыдущую часть мы оборвали на истории происхождении стекла и ее составе.
Оттуда же и продолжим:
Около 200 г. до н.э. финикийцы разработали паяльную трубу и связанные с ней технологии выдувания стекла, достижения, которые, по мнению историков, были самыми важными в развитии стекольного производства. Эти процедуры позволили ранним стекольщикам превратить расплавленное стекло в многочисленные полезные и декоративные изделия, которые легко перевозились и широко продавались.
Основные ингредиенты в стеклоделии были широко доступны уже тогда, и рецепт не сильно изменился. Песок - источник диоксида кремния (SiO2) - который составляет примерно 70% веса. Другие компоненты включают карбонат натрия (Na2CO3), который известен как кальцинированная сода, и известняк (CaCO3), который в изобилии содержится в ракушках.
При совместном нагревании этих материалов образуется расплавленная смесь, которая охлаждается и образует тип стекла, известный сегодня как известково-натриевое стекло. Это самый распространенный и наименее дорогой тип стекла, на который приходится около 90% всего производимого стекла.
Новое стекло
С помощью проб и ошибок стекольщики научились изменять состав стекла, чтобы настроить его свойства для различных применений. Содово-известковое стекло, например, не переносит высоких температур или резких перепадов температур.
Добавление нескольких процентов бората натрия в расплав включает оксид бора в образовавшееся стекло. Этот материал, боросиликатное стекло, имеет более низкий коэффициент термического расширения, чем натриево-известковое стекло, что позволяет боросодержащей форме выдерживать большие и резкие температурные изменения.
Новое применение
Одним из особенно известных боросиликатных стекол является продукция бренда Pyrex, семейство Corning: мерные стаканчиков и другие стекла, как для кухни, так и для химических опытов. Эта серия коммерческих изделий, недавно отметившая 100-летний юбилей, также обладает высокой устойчивостью к агрессивным химикатам. Сочетание теплостойкости и стойкости к вредным химическим веществам делает колбы и трубопроводы Pyrex хорошо подходящими для лабораторного и промышленного использования. Сегодняшние кухонные изделия Pyrex больше не производятся из боросиликатного стекла. Corning продала это подразделение в 1998 году, и новое предприятие перешло на закаленное натриево-известковое стекло.
Свинцовое стекло - это еще одна разновидность знакомого материала, который известен уже давно. Эта форма содержит 20% и более оксида свинца, может похвастаться высоким индексом преломления и является относительно мягкой. Эти свойства заставляют его сверкать, блестеть, и сопротивляться дроблению - все это добавляет шарм к очарованию прекрасных бокалов и других видов роскошной свинцовой стеклянной посуды. К сожалению, те красивые кубки и графины могут представлять опасность для здоровья из-за выщелачивания свинца, согласно Управлению по контролю за продуктами питания и лекарствами США.
Производители стекла придумали многие другие рецептуры стекла и продолжают разрабатывать новые композиции и методы обработки для применения на заказ. Например, компания Mo-Sci из Миссури разрабатывает хлопчатобумажное биоактивное боратное стекло для использования животными и людьми, которое заживляет хронические язвы кожи и глубокие раны. Нановолокнистый материал, обладающий антимикробными свойствами, высвобождает биоактивные ионы в ране. Ионы стимулируют рост кровеносных сосудов и способствуют заживлению мягких и твердых тканей.
Цветная слепота - еще одна медицинская проблема, выигрышная от решения на стеклянной основе. Во всем мире миллионы людей не в состоянии отличить различные цвета, особенно красный от зеленого, при нормальных условиях освещения. Исследователи в Enchroma разработали стильные очки с заказными линзами, которые фильтруют выбрать длину волны от окружающего света и помочь восстановить этот компонент зрения для владельцев, которые в противном случае были бы слепыми в цвете.
Несмотря на всю пользу стекла, оно могло бы стать еще лучше, если бы не ломалось так легко. Этот недостаток заставил Варшнею из Саксонского стекла разработать ионообменный процесс для укрепления стеклянных картриджей, используемых в инжекторах эпинефрина EpiPen, которые используются для лечения тяжелых аллергических реакций. Процедура заменяет часть ионов натрия на поверхности стекла более крупными ионами калия. Разница в размерах ионов приводит к сжимающим силам, которые ужесточают поверхность, блокируя пути, по которым трещины могли бы распространиться в противном случае. Эта обработка значительно сократила количество патронов EpiPen, которые ломались во время инъекции.
Связанный с этим ионообменный процесс лежит в основе Corning's Gorilla Glass, химически усиленного алюмосиликатного материала, который содержится примерно в 5 миллиардах смартфонов, планшетных ПК и других портативных электронных устройств. По словам Корнинга, лист новейшей версии продукта толщиной менее 1 мм может выдержать падение с высоты 1,6 метра на шероховатую поверхность в 80% случаев. Сейчас производители начинают использовать специальное стекло для автомобильных лобовых стекол.
Итог
По мере того, как отраслевые ученые продвигаются вперед в разработке новых типов стекол для жесткой портативной электроники, жестких дисков для компьютеров с высокой плотностью данных и полупроводниковых батарей большой емкости, одно можно сказать наверняка: Несмотря на свой преклонный возраст, стекло не скоро выйдет на пенсию.
Спасибо, что дочитали эту короткую серию! Кстати, жароустойчивая посуда Corning's находит в продаже и в странах СНГ. Мало из покупателей знает, что купив мерный стакан в бытовом магазине, они берут одно из самых передовых разработок стекла в мире!