Стекло

Стеклянный стакан

Стекло́ — искусственный или природный аморфный твёрдый материал, в зависимости от состава прозрачный. В природе стекло встречается в виде непрозрачных бесформенных кусков перлита, обсидиана (вулканическое стекло). с изотропными свойствами, который был открыт и применяется с глубокой древности. Способность к образованию стекла выражена у диоксида кремния SiO₂ и его соединений, называемых силикатами. Некоторые полимеры, металлы и их сплавы также могут находиться в стеклообразном состоянии. Наибольшее применение стекло получило в строительстве, автомобильном производстве, медицине. Различают стекло: калийно-свинцовое, силикатное, известково-натриевое, боросиликатное.

История открытия

Первый вид стекла, был назван «обсидиановым стеклом». Его извлекали из вулканической лавы и использовали для изготовления острых инструментов. В Телль-эль-Амарне была найдена одна из старейших мастерских, где изготавливали стеклянные изделия. Стекло плавили в специальных емкостях, оно было окрашенным и дорогим материалом, который имитировал драгоценные камни. С середины второго тысячелетия стали известны стеклянные сосуды, которые создавали на глиняной основе. Примерно в VII веке, возможно, в Финикии или Египте, появилось стекло, изготовленное из песка и природной соды. К VI — IV векам до нашей эры производство стеклянных изделий распространилось в странах Средиземноморья и Европы. В I веке до нашей эры в регионе Сиро-Палестины была изобретена техника выдувания стеклянных изделий с помощью стеклодувной трубки. Ванну для плавки стекла стали использовать в I — II веках нашей эры. В это время появилось прозрачное стекло высокого качества. Первое оконное стекло производили методом литья, позднее стали применять разрезание и выпрямление формировавшихся при помощи выдувания стеклянных цилиндров. По мнению многих специалистов, на Руси стеклоделие существовало с конца первого тысячелетия до татаро-монгольского нашествия.

Строение стёкол

Существует несколько основных типов стекла по их химическому составу:

• калийно-свинцовые;
• калийно-известковые;
• содово-известковые.

Стекло обладает уникальными свойствами, которые объединяют черты как жидкости, так и твердого тела. Одной из характеристик стекла является его способность переходить из жидкого состояния в аморфное, сохраняя все свои полезные свойства. Благодаря высокой вязкости стекло способно сохранять свою форму при комнатной температуре в течение длительных периодов времени. Химический состав стекла позволяет классифицировать его следующим образом:

1. оксидные стёкла, присущие фосфатным и силикатным типам. Они обладают высокой химической стойкостью и прозрачностью. Боросиликатные и германатные стёкла также входят в эту категорию.
2. фторидные стёкла, широко используемые в оптоволоконных системах связи из-за своей радиационной стойкости, широкого спектра пропускания и высокой чувствительности. В медицинском оборудовании, таком как лазеры, также применяются фторидные стекла.
3. сульфидные стёкла, применяемые в производстве посуды и предметов декора.

Основными компонентами стекла являются кварцевый песок (SiO₂), сода (Na₂CO₃) и известь (CaCO₃). Дополнительно, для придания стеклу определённых свойств могут быть добавлены различные примеси, такие как оксиды металлов (например: оксиды марганца, железа, бора) и оксиды цветных металлов для окрашивания стекла (например: оксиды меди, селена, кобальта).

Процесс изготовления стекла включает высокотемпературную обработку сырья, что способствует объединению основных компонентов в однородную аморфную структуру без кристаллической решетки. Это придает стеклу свойства прозрачности, прочности и способности к формовке.

Разнообразные комбинации основных компонентов и примесей позволяют создавать различные виды стекла с уникальными характеристиками, а также подбирать состав стекла в зависимости от конкретных целей — от декоративного использования до применения в высокотехнологичных областях.

Свойства стекла

Стекло обладает следующими свойствами:

1. прозрачностью — способность пропускать свет, что делает его идеальным материалом для изготовления окон, стеклянной посуды, линз и других оптических устройств;
2. твёрдостью — обладает высокой твёрдостью, что придаёт ему прочность и устойчивость к царапинам;
3. химической инертностью — не подвержено воздействию большинства химических веществ, что делает его устойчивым к коррозии и обеспечивает длительный срок службы;
4. теплостойкостью — способно выдерживать высокие температуры без деформации, что позволяет его применять в различных технических целях;
5. электроизоляционными свойствами — обладает отличными изоляционными свойствами по отношению к электричеству, что делает его востребованным материалом для производства изоляционных элементов;
6. формовке — легко поддаётся формовке при нагревании, что позволяет создавать из него различные формы и конструкции;
7. декоративными свойствами — может быть окрашено, матировано, гравировано, что делает его привлекательным для использования в декоративных целях в интерьерах и архитектуре.

Применение стёкол

Стекло является уникальным материалом, обладающим разнообразием свойств и эстетическим привлекательным внешним видом. Применение специальной технологии закалки придает стеклу дополнительную прочность и устойчивость, что значительно расширяет его функциональные возможности и области применения. Продукция из закалённого стекла особенно ценится в следующих сферах.

• Мебельная индустрия не обходится без использования стекла, которое придаёт различным мебельным элементам изысканность и современность.
• Оформление интерьеров жилых помещений, офисов и промышленных зданий также немыслимо без стекла. Его применение в украшении помещений, включая изготовление дверей, стеклянных панно и перегородок, способствует созданию просторных и светлых пространств.
• Производство пищевых продуктов и медицинских препаратов также невозможно без стекла, которое используется для изготовления разнообразной посуды и контейнеров для хранения продуктов и лекарственных средств, обеспечивая их сохранность и долговечность.
• В сфере гостиничного и общественного питания стекло также играет важную роль. Оно используется для изготовления торгового оборудования, лестниц, ограждений и других элементов, создавая комфортные и привлекательные условия для посетителей.
• Стеклянные перегородки высоко ценятся в ванных комнатах, где они используются для разделения душевых зон, создавая уют и комфорт при приёме душа.

Кроме того, стекло находит своё применение и в таких сферах, как дизайн, строительство и архитектура, где оно используется для отделки фасадов зданий, создания навесов, козырьков и разнообразных декоративных композиций, добавляя зданиям уникальности и стиля.

Стекольная промышленность

В мировой стекольной индустрии наблюдается непрерывное прогрессирование, каждый год приносящее новые инновационные решения и технологические достижения в этой сфере. На сегодняшний день производство стекла является широко распространённой отраслью, где многие предприятия специализируются на создании разнообразных стеклянных изделий, таких как вазы, стаканы, фужеры и прочее. Эта индустрия занимает важное место в экономике из-за своей неизменной актуальности. В связи с этим, организация и проведение выставок в данной области привлекает особое внимание как у посетителей, так и у организаторов подобных мероприятий.

Российские стекольные заводы при изготовлении стеклянных изделий учитывают мировые тенденции стеклопромышленности. На территории Российской Федерации работает 11 стеклопроизводителей, деятельность которых направлена на производство листового стекла. Состав листового стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода, доломит) позволяет получить листовое стекло высокого качества. Изготовление стекла в России осуществляется по двум технологиям: вертикальное вытягивание (технология «Фурко»Ф) и «горизонтальная» методика (технология «Флоат»).

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!

Ссылки

• Стекло. Большая российская энциклопедия
• Интересные факты про стекло
• Кто изобрёл стекло и где это произошло?