شیشه یک ماده بسیار متنوع است؛ آن را هر روز در برنامه های کاربردی متعدد استفاده می شود، بسیاری که بسیاری از ما حتی از آن آگاه نیست. ما از آن برای نوشیدن نوشیدنی ها استفاده می کنیم، برای ذخیره غذا، و به عنوان پنجره ها در خانه ها و اتومبیل های ما، اما شیشه نیز در بسیاری از برنامه های نامرئی استفاده می شود. به عنوان مثال، اجزای شیشه ای در تجهیزات پزشکی تشخیصی، الکترونیک، عایق ساختمان، و به عنوان یک ماده تقویت کننده در مواردی مانند تخته گشتاور، توربین های بادی و کست های ارتوپدی استفاده می شود. هر روز ما با تعداد زیادی از فرم های شیشه ای و ترکیبات ارتباط برقرار می کنیم.
پس چه شیشه ای است؟
ساختار اتمی سیلیکات سدیم آهک
عینک یک ماده غلیظ است که فاقد ساختار کریستالی دوره ای طولانی است. این نمایش 2D از یک شیشه سیلیکات سدیم آهک این طبیعت اتمی تصادفی را نشان می دهد.
نکته: در این بازنویسی 2D، پیوند سیلیس اضافی با اکسیژن قابل مشاهده نیست، اما در یک مدل سه بعدی وجود دارد.
شیشه یک ماده غلیظ است که فاقد ساختار کریستالی دوره ای طولانی است. شیشه ها می توانند از طریق چندین روش تشکیل شوند اما شایع ترین روش شامل گرمای خام به مایع مذاب است و سپس به سرعت مایع را خنک می کند تا اتم ها در یک حالت اتمی به صورت تصادفی تنظیم شوند.
هنگام استفاده از روش ذوب / خنک کننده برای تشکیل شیشه، فرآیند اغلب به عنوان ترکیبی از چندین پودر مواد خام مهم است. این مخلوط های پودر از بسیاری از اجزای مختلف تشکیل شده و هر کدام نقش مهمی ایفا می کنند. در اکثر نقاط، این ترکیبات برای طراحی فرم های شبکه، عوامل شبیه سازی، اصلاح کننده های اموال، عوامل تخلیه و رنگ ها طراحی شده اند. فرمولاسيون شيميايي خواص فيزيکي و ويژگيهاي شيشه اي شکل را مشخص مي کند.
سپس مواد خام به دمای مایع به میزان کافی گرم می شوند تا یک مایع غلیظ غلیظ تشکیل شود. در این مرحله، با توجه به تکنیک تولید، شیشه ای مذاب می تواند به صورت شیشه ای مورد نظر دستکاری و شکل داده شود. فرمولاسيون شيميايی را می توان با توجه به مشخصات عملکرد متفاوت و یا برای بهبود قابلیت تولید، تغییر داد.
3 انواع شیشه معمولی تجاری و کاربرد آنها
ترکیبات شیشه ای برای نشان دادن خواص فیزیکی، شیمیایی و نوری متفاوت طراحی شده اند. برنامه های مختلف به نوع خاصی از شیشه و فرایندهای تولید نیاز دارند. در تولید شیشه ای تجاری، چندین ترکیب شیشه ای به طور معمول استفاده می شود. ما به طور خلاصه سه مورد از رایج ترین ترکیبات تجاری شیشه ای، خواص آنها و برنامه های کاربردی معمولی را برجسته می کنیم.
ترکیبات شیشه ای مقایسه شده است
لیوان سیلیکا سدیم لیمو
یخچال را باز کنید و ظروف و شیشه های داخل آن را نگاه کنید، به احتمال زیاد آنها با شیشه سدیم آهک ساخته شده است. این خانواده عینک شامل بسیاری از ترکیبات شیشه ای است که برای ایجاد ظروف غذا و آشامیدنی، ظروف تزئینی و لوازم جانبی و پنجره ها استفاده می شود. ترکیبات شیشه ای سدیم و لیمو تقریبا 90٪ از شیشه های تولید شده در جهان را تشکیل می دهند.
شیوع آن به دلیل این واقعیت است که برای ساخت آن نسبتا ارزان است؛ مواد شایع هستند و هنگامی که ترکیب می شوند، آنها می توانند در دمای پایین تر از بسیاری از ترکیبات دیگر شیشه ذوب شوند. همچنین فرایندهای تولید در طول قرن گذشته تصحیح، بهینه سازی شده و به صورت اتوماتیک بهبود یافته اند تا تولید انبوه این عینک ها را بهبود بخشد.
با این حال، عینک سیلیکا سودا لیمو به طور معمول مانند عینک های دیگر، از جمله ترکیبات borosilicate، به اندازه دوام نیست. آنها تمایل دارند که در معرض شکست شوک حرارتی قرار گیرند و می توانند در محیط های شیمیایی شیمیایی خنثی کنند. با این حال، از طریق تولید اضافی مانند تقویت شیمیایی و حرارتی، دوام و قدرت می تواند بهبود یابد.
عینک بوروسیلیکات
در سخت افزارهای درخواست شده، عینک های بوروسیلیکات معمولا برای دوام بیشتر آنها استفاده می شود. آنها دارای مقاومت شکن حرارتی خوب هستند و می توانند با دوام کم حرارتی با حداقل تاثیر مواجه شوند. به عنوان مثال، Pyrex، ترکیب ترکیبی بوروسلیکات ایجاد شده توسط Corning، Inc. معمولا برای پخت در خانه یا انجام آزمایشی در آزمایشگاه استفاده می شود. این می تواند از پخت و پز در اجاق گاز به هوا خنک کننده در شمارنده بدون آسیب برسد. این به دلیل ضریب ضعیف توسعه حرارتی است که به شیشه اجازه می دهد تنش های داخلی کمتر در طول فرآیند های گرمایش و خنک کننده ایجاد می شود که موجب شکسته شدن یا شکستن آنها می شود.
در حالی که بسیاری از مواد ممکن است به سرعت در محیط ساینده تجزیه شوند، ترکیبات بوروسیلیکات توانایی ایستادگی در برابر این کار را نشان داده اند. آنها معمولا در برنامه های کاربردی روشنایی استفاده می شوند که در آن تخریب سطح و از دست دادن نور منتهی شده نامطلوب است.
در محیط های صنعتی و حمل و نقل، شیشه اغلب در معرض مواد شیمیایی سخت مانند جت سوخت، مایع هیدرولیک، اسیدها، عکس های اولیایوتور، محلول های شور و محصولات نفتی است. حتی در معرض قرار گرفتن در معرض آب مداوم می تواند به برخی عینک ها آسیب برساند. عینک بوروسیلیکات توانایی مقاومت در برابر رطوبت و حملات شیمیایی را نشان داده است و با وجود طولانی بودن، همچنان ادامه دارد