انواع لیوان و استکان های شیشه ای زیبا


کلیه عکس های سایت را به سهولت دریافت کنید مبل ها بازی آنلاین لرد ها
slide
Prev
Next


انواع لیوان و استکان های شیشه ای زیبا

درطول تاریخ به دوره‌هایی با نامهای مختلف برمی‌خوریم، دوره سنگ (عصر حجر) دوره برنز و دوره آهن. اما هیچگاه دوره‌ای به نام دوره شیشه نامیده نشده است. شاید در آینده دوره شیشه آغاز شود، زیرا هر روز که می‌گذرد، شیشه در رشته‌های مختلف صنعت نقش مهمتری بازی می‌کند. به زودی شاهد آن خواهیم بود که در تکنولوژی ارتباطات، سیمهای مسی جای خود را با الیاف شیشه عوض می‌کنند و این شاخه صنعت را به مرحله جدیدی از پیشرفت می‌رسانند.در علوم و فنون دیگر نیز پیشرفتهای چشمگیری بر اساس استفاده گسترده از شیشه در پیش روست.

انواع لیوان و استکان های شیشه ای زیبا

برای مشاهده عکس ها در اندازه بزرگ و دانلود تصاویر بر روی تصویر مورد نظر خود کلیک کنید
هر مجموعه تصاویر شامل چندین تصویر متفاوت و زیبا با کیفیت بسیار عالی است ، پس از کلیک بر روی تصویر مورد نظر خود با انتخاب گزینه Next تصویر جدیدی برای شما بار گذاری می گردد

قسمت ماسه، ۱۸۰ قسمت خاکستر گیاهان دریایی و پنج قسمت گچ را مخلوط کن، اکنون شیشه در اختیار توست. این قدیمی‌ترین دستورالعمل تهیه شیشه است که بر روی یک لوحه گلی متعلق به کتابخانه آشور بالیپال، پادشاه آشور، نوشته شده است. قدمت این دستورالعمل به ۲۵۰۰ سال می‌رسد اما تا امروز فرمول آن تغییر زیادی نکرده است، تا سده هجدهم، مهمترین مواد اولیه برای تهیه شیشه را ماسه، سودا، آهک و کربنات پتاسیم تشکیل می‌داد. اما شیشه‌ای که از اختلاط و گداز اینها به دست می‌آمد، کدر و غیرشفاف بود، اینکه چگونه گذشتگان، این نقصها را بر طرف کردند و شیشه‌های تمیز و شفاف به دست آوردند معلوم نیست، در گذشته، شیشه‌سازان خود را شاگرد یک استاد افسانه‌ای می‌دانستند، طبیعت! طبیعت میلیونها سال است که شیشه تولید می‌کند. فوران گدازه‌های آتشفشانی و سرد شدن آنها با ذوب شدن شهابسنگها در اثر برخورد با زمین، تکه‌های شیشه‌ای پدید می‌آورد. این نوع شیشه‌ که شیشه طبیعی یا اویسیدان نامیده می‌شود در دوره نوسنگی مواد اولیه ساختن سلاح و ابزار بودند. احتمال می‌رود که انسان برای اولین بار ۴۰۰۰ سال پیش، موفق شد که با ذوب مخلوطی از مواد گوناگون، شیشه مصنوعی را بسازد. به نظر می‌رسد که ذوب مخلوط ماسه و خاکستری که در کنار آتش وجود داشته به تولید نخستین نمونه‌های شیشه مصنوعی انجامیده است. به رغم معلوم شدن ترکیبات نسبی شیشه تغییرات اندکی در روشهای ساخت، آن در طول تاریخ مشاهده می‌شود. اگر چه از ۲۰۰۰ سال پیش، انسان با دمیدن لوله شیشه را ساخت با مواد کمک ذوب، به مخلوط اولیه شیشه اضافه کرد. ولی در هنر شیشه‌سازی، با گذشت قرنها، تغییرات کلی دیگری پیش نیامد و این هنر به همان صورت سنتی نسل به نسل و از پدر به پسر منتقل شد. در میانه سده نوزدهم، اکتشافات مهم در زمینه‌های فیزیک و شیمی اسرار زیادی را در مورد ساختار ماده و واکنشهای شیمیایی گشود و وقت آن رسید که در صنعت شیشه‌سازی نیز تحولی بنیادین پدید آید. تحقیقات منظم در اواخر همین سده، اصول راهیابی به یک روش نو در صنعت شیشه سازی را به دست داد. برای اینکه خواص شیشه قابل کنترل و قابل تغییر شود، روشها و ترکیبات جدید به کار گرفته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. یکی از پیشاهندگان این پژوهشها «اتو شوت» شیمیدان و صنعتگر شیشه‌سازی اهل آلمان بود. وی تصمیم گرفت آزمایشهایی را که قبلاً بر اساس باورهای کیماگری انجام می‌شد بر طبق اصول دقیق علمی انجام دهد. شوت، در خلال سالهای دهه هشتاد سده گذشته ذوب یکدست و یکنواخت شیشه را از طریق به هم زدن آن امکانپذیر ساخت. او در پی پاسخگویی به این پرسش بود که میان خواص فیزیکی و شیمیایی شیشه با ساختار و ترکیب شیمیایی آن چه ارتباطی وجود دارد. او به روشهایی دست یافت و بر حسب آن موادی را که تا آن موقع مورد استفاده قرار نگرفته بود. به کار برد و در نتیجه شیشه‌هایی با نوع کاملاً جدید تولید کرد. سرانجام شوت شیشه‌ای تولید کرد که خود در نامه‌ای که به ارنست آیه
نوشت آن را محصولی با خصوصیات برجسته نور شناختی نامید و عصر عدسیها این گونه آغاز شد. امتیاز تولید علمی شیشه برای اولین بار نصیب اتو شوت گشت. رفته رفته تولید انبوه جای تولیدات نمونه و کم را گرفت. نکته مهم این بود که محصولات تولید شده از نظر جنس‌ همان بودند که ارنست آیه فیزکدان طبق محاسبات خود انتشار داشت. ارنست استاد دانشگاه شهر یناورئیس رصدخانه آن بود و گون یکی از صاحبان کارخانه‌های عدسی تراشی زایس بود اطلاعات علمی او در بهبود و اصلاح محصولات و دستگاههای ساخت این کارخانه، به خصوص میکروسکوپها، بسیار مفید و موثر واقع شد. امروزه هزاران نوع شیشه وجود دارد که سه نوع مهم آن عبارت‌اند از:

۱-شیشه دارای بیکربنات سدیم برای تولید در و پنجره‌ها و بطری مایعات. ۲- شیشه بلور (کریستال) ۳- شیشه سیلیس‌دار برای مصرف در لامپهای روشنایی یا حفظ مایعات دارویی. این سه نوع شیشه ۹۵ درصد تولید کارخانه را شامل می‌شود. پنج درصد باقیمانده از آن شیشه‌های مخصوص است که شیشه‌های نوری از آن جمله‌اند و شیشه‌های نوری در بسیاری از زمینه‌های علمی و عملی نقش مهمی دارند. این نوع شیشه اکنون در چند صد نوع مختلف ساخته می‌شود. آشکار است که برای تهیه این گونه‌های مختلف مواد اولیه گوناگون نیز لازم است. مهمترین ماده اولیه، تهیه شیشه، ماسه کوارتز است. این ماده در زمین به اندازه کافی وجود دارد و در موارد زیادی هم از راه واکنشهای شیمیایی قابل تولید است. اما تولید عدسیها و ابزارهای نوری به هیچ روی کاری ساده و ارزان نیست. با عدسیهای مخصوص مثل یک قطعه جواهر رفتار می‌شود چرا که این عدسیها واقعاً هم گران هستند. ماسه معمولی آن درجه خلوصی را ندارد که برای تهیه عدسیهای مخصوص لازم است، زیرا درجه خلوص ماسه‌های مورد استفاده برای تهیه این عدسیها باید به اندازه‌ای باشد که در یک میلیون جز آن بیش از چند جزناخالصی وجود نداشته باشد، ماسه کوارتز برای تهیه عدسیها، از کوارتزی که منشا معدنی داشته باشد انتخاب می‌شود. آن را دُر کوهی هم می‌نامند. پس از انتخاب ماسه، دانه‌های آن را تا اندازه ۱/۰ تا ۴/۰ میلیمتر خرد می‌کنند. برای تهیه شیشه معمولاً تا ۱۸ نوع ماده اولیه باید با هم ترکیب شوند. اکسیدهای سیلیسییوم، فسفر و اسیدهای بور (B) جزو این مواد هستند. همچنین از مواد فرعی مثل اکسیدهای لیتیوم، سدیم، گالیوم، سرب، لانتاتوم، نئودیوم و مواد کمیاب دیگر نیز استفاده می‌شود. اما بیشتر این مواد گرانقیمت هستند، مثلاً قیمت یک کیلوگرم اکسید ژرمانیوم بیش از یک هزار مارک است. از آن گذشته برای ذوب کردن این مواد نیز انرژی زیادی صرف می‌شود. همین عوامل سبب می‌شوند که بهای شیشه‌های توری بسیار بالا باشد. متخصصان شیمی و فیزیک، پیوسته در این فکرند که کیفیت عدسیها را بالا ببرند و کار با آنها را آسانتر کنند. در سالهای گذشته در این رشته پیشرفتهای مهمی صورت گرفته است. مثلاً اخیراً شیشه‌های سرامیکی ساخته شده که سبکتر، مقاومتر و در مقابل گرما عایق است. با وجود اینکه در صنعت شیشه‌سازی برای یافتن دقیق‌ترین درصد ترکیبات و مناسبترین دماهای ذوب از کامپیوتر هم استفاده می‌شود ولی رسیدن به ترکیب مورد نظر برای هر مورد خاص همیشه هم از طریق محاسبه امکان ‌پذیر نیست، بلکه دانشمندان این رشته گاهی هم مجبور می‌شود که مانند صنعتگر شیشه‌ساز و در مراحل علمی کار هم دخالت و نظارت کند. در آزمایشگاهها، ابتدا نمونه هر ترکیبی را در بوته‌های پلاتینی ذوب می‌کنند و اگر نتیجه رضایت‌بخش بود سخت‌ترین مرحله کار آغاز می‌شود. باید آزمایشها و محاسبات گوناگونی در مورد این نمونه به عمل آید. آزمایشهای تاریخی اتوشوت ابتدا در بوته‌های کوچک سفالی انجام می‌گرفت. امروزه بوته‌های بسیار بزرگ ذوب مواد ساخته شده‌اند که گنجایش ۲۰۰ تن ماده را دارند و برای تولید شیشه‌های مخصوص مثل صفحه‌های قوسدار تلویزیون به کار گرفته می‌شوند. اکسون شیشه مخصوص عدسیها، به طور کلی در بوته‌های پلاتینی یا با پوشش پلاتین تولید می‌شوند. زیرا این فلز اصلاً با ماده مذاب درون بوته مخلوط نمی‌شود و در مقابل مواد خورنده مقاومت می‌کند. تهیه عدسی دستگاه‌های نوری خیلی پیچیده‌تر از تهیه انواع مختلف شیشه تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد هم می رسد. دما در تمام مراحل ذوب، تصفیه و همگن‌سازی ماده دقیقاً کنترل می‌شود. در قسمت ذوب، ابتدا حجم ماده اولیه کمتر می‌شود زیرا مقداری گاز از آن خارج می‌گردد. حباب‌های کوچک باقیمانده در ماده را هم به وسیله افزودن مواد تصفیه کننده برطرف می‌کنند. در مرحله همگن کردن ماده مذاب و از میان بردن رگه‌ها، از یک دستگاه همزن، در دمایی کمتر از دمای قبلی استفاده می‌شود. این مرحله بسیار مهم است. زیرا وجود رگه‌، شیشه را برای مصارف نوری غیرقابل استفاده می‌کند. پس از سردتر شدن ماده مذاب، آن را در قالب می‌ریزند یا برای تهیه عدسی آن را پرس می‌کنند. در اینجا باز هم مرحله مهم دیگری آغاز می‌شود. مرحله سرد کردن ماده قالب ریزی شده یا پرس شده. نخست شیشه در مدت چند ساعت کاملاً به آرامی و به طور پیوسته سرد می‌شود. این روش از ترک خوردن شیشه جلوگیری می‌کند. بعد محصول در درون یک کوره برقی تا دمای بین ۷۰۰ و ۵۰۰ درجه سانتیکراد سرد می‌شود تا به مرحله سوم که مرحله نهایی سرد شدن است تحویل شود. این مرحله که مرحله سرد شدن تدریجی نهایی است وکاهی ممکن است ماهها طول بکشد تا کالا در حد دمای عادی محیط سرد شود. سرعت سرد شدن در مرحله نهایی کسری از یک درجه در طی یک ساعت است. این روش سرد کردن به وسیله دستگاههای الکترونیکی کنترل می‌شود. پس از سرد شدن تا دمای محیط، محصولات را به قسمتها بعدی تحویل می‌دهند تا کار روی آنها را آغاز کنند. در این موقع است که معلوم می‌شود آیا مراحل ذوب، قالب‌ریزی و مراحل مختلف سرد شدن به خوبی و بدون ایراد انجام شده است و محصول ویژگیهای مطلوب را دارد یا نه. سپس هر قطعه با دقت تمام کنترل می‌شود و عیبهای احتمالی، مانند نقاط خالی، حباب و هوا و رگه، جستجو می‌شود. این کنترل‌ها باز هم کافی نیستند و کنترلهای مداوم بعدی در جریان کار بر روی هر قطع نیز انجام می‌گیرد.

گر چه تحقیقات زیادی انجام شده است تا در دستگاههای معمولی نوری و در دوربینهای عکسبرداری و فیلمبرداری به جای شیشه از مواد مصنوعی استفاده شود، اما هیچگاه مصنوعی نتواسته است به خوبی جایگزین آن شود، بنابراین در آینده نیز این ماده بی‌نظیر جای خود را در بسیاری از مصارف خاص همچنان حفظ خواهد کرد. توسعه بی‌وقفه صنعت شیشه آن را به سوی تولید محصولات تخصصی‌تر و فنی‌تر هدایت می‌کند، که این امر خود بر پیشرفت علوم دیگر تأثیر دارد

مراحل ساخت شیشه :

مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت‌هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی‌توان به‌صورت تئوری آن را بیان کرد.

مواد خام شیشه
قبل از هر چیز باید بدانیم شیشه از چه موادی ساخته می شود ؟
ترکیب شیشه
با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی ۳۰ سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند ۲۰۰۰ سال پیش ، ۹۰ درصد تمام شیشه‌های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته‌اند. اجزای اصلی عبارتند از: ماسه ، آهک و کربنات سدیم.
هر ماده خام دیگر ، جزء فرعی تلقی می‌شود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتایج مهمی بدست آید.
ماسه شیشه
ماسه لازم برای تولید شیشه باید تقریبا کوارتز خالص باشد. در بسیاری موارد ، منطقه ته‌نشینی ماسه شیشه ، محل کارخانه شیشه سازی را تعیین کرده است. برای ظروف غذاخوری ، مقدار آهن موجود در ماسه نباید از ۴۵% و برای شیشه اپتیکی نباید از ۰٫۰۱۵% تجاوز کند، چرا که آهن تاثیر نامطلوبی بر رنگ اغلب شیشه‌ها دارد.
کربنات سدیم نقش کمک ذوب را در شیشه دارد .
سولفات سدیم و کلرات سدیم موجب از بین رفتن حباب های موجود در شیشه می شود .
استفاده از نیترات سدیم باعث می شود رنگ سبزی که در بعضی از شیشه ها به علت وجود اکسید آهن دیده می شود از بین برود .
استفاده از اکسید سرب برای ساختن شیشه های مرغوب مثل کریستال ها که باعث درخشندگی شیشه می شود .

ذوب
کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی ۲ تن یا کمتر برای تولید شیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.
بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد. در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود.
شکل دهی
شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند.
شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند.
تابکاری
به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:

اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.

دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند. تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.

با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.

صنعت شیشه و شیشه سازی

شیشه ها در سراسر عمر زمین با سرد شدن سریع ماگماها وگدازه ها تشکیل شده اند.
بهترین مثال در این زمینه ،شیشه ابزیدین (۱) است که در ساخت پیکان های نوک تیز و وسایل برش مورد استفاده قرار می گرفت.
شیشه هایی با ترکیب شیمیایی متفاوت ،از ماه و شهابسنگها نیز بدست آمده است و از این راه می توان اطلاعات مهمی راجع به پیدایش سیستم خورشیدی بدست آورد .
اگر چه تاریخچه ساخت شیشه روشن نیست، ولی احتمالاً اولین بار در۳۰۰۰سال پیش ، در مصر تولید شد که از آن در وسایل تزئینی استفاده می نمودند. تکنیکهای دمیدن توسط رومی ها توسعه یافت و وسایل شیشه ای رایج شدند . از آن پس شیشه سیر تکاملی خود را از یک شئ کم مصرف تزئینی ، به ماده ای با مصارف گوناگون طی نمود .
این تکامل تدریجی مدیون اختراعات علمی و گروه های متعدد محققین ، در سطوح مختلف می باشد. با وجود اینکه شیشه کاربردی عمومی یافته است محققین بر روی یک تعریف رضایتبخش برای آن توافق ندارند .
متداولترین ترین تعریف به این صورت است که « شیشه یک محصول معدنی مذاب است که بر اثر سرد شدن ، بدون آنکه بلوری شود ، به حالت جامد در می آید.» اما این توصیف چندان رضایت بخش نیست چرا که شیشه های آلی را در بر نمی گیرد. در ضمن شیشه ها با روش های مختلفی مانند تبخیر محلول و ته نشینی بخار ، ساخته می شوند.
با این حال تعریف فوق در اکثر موارد صادق است.
شیشه های طبیعی عموماً غنی از سیلیسیم می باشند و مقادیر زیادی از سایر فلزات نظیر Fe ,Na ,K ,Ca ,Mg وAl که همه آنها با اکسیژن همراه هستند،را شامل می شوند.
شیشه های تجارتی مشابه هم هستند و معمولاً از ذوب کردن مخلوطهایی از SiO2 و سایر اکسید های معدنی ، در دمای بالا، ساخته می شوند. معمولا این قبیل شیشه ها، با استفاده از مواد شیمیایی ومعدنی به عنوان منبع پخت ، درتانکهای حرارتی بزرگ الکتریکی ،نفتی یاگاز سوز ،ذوب می شوند .
واحدهای ذوب اغلب پیوسته است واز یک طرف ، به کوره وارد شده واز طرف دیگر شیشه مذاب به طور پیوسته، خارج شده و به شکل مورد نظر تبدیل می شود،
شکل دهی با یکی از روشهای زیر صورت می گیرد : دمیدن ،فشردن ، ریخته گری درون قالبها ، بیرون راندن از روزنه های مخصوص و غیره .

در فرایند شناور سازی پیلکینگتون ، نوار باریکی از شیشه مذاب ،بر سطح حمامی ازقلع مذاب برای هموار کردن تمام نا همواریهای سطح آن،به مدت کافی شناور میشود .اکثر صفحات شیشه ای ،در دنیا به روش شناور سازی ساخته می شوند . ساختار شیشه
به آسانی می توان ساختار یک شیشه ساده را در ذهن تصور نمود . نمودار ساده ای از شیشه های SiO2 خالص و SiO2 بلوری(کوارتز) در شکل – ۱ نمایش داده شده است .
هر دو ماده حاوی اتم های سیلیسیم هستند که در یک ساختار چهار وجهی با چهار اتم اکسیژن پیوند برقرار کرده اند . ماده بلوری دارای نظمی با ابعاد گسترده تر می باشد . از نظر تئوری، دانستن موقعیت یک سلول واحد در بلور، می تواند برای پیشگویی موقعیت کلیه اتم های دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
اگرچه شیشه، گاهی در ابعاد بیش از چند قطر اتمی ساختار منظمی دارد، ولی در ابعاد بیشتر نظمی ندارد .

ساختار شیشه

شکل ۱
(a) ساختار بلوری
SiO2 (b طرحواره ای از ساختار شیشه
SiO2 (c چهار وجهی نشان داده شده در قسمت های و نمایش دهنده یک اتم سلیسیم (دایره تو پر ) به همراه چهار اتم اکسیژن (کره های تو خالی بزرگ) می باشند .شیشه SiO2 خواص مطلوب زیادی از قبیل پایداری شیمیایی فوق العاده،توانایی مقاومت در مقابل تغییرات زیاد و ناگهانی دما و قابلیت عبور نور در گستره وسیعی از طول موج را دارا می باشد. متأسفانه ، ویسکوزیتــه و نقطه ذوب SiO2 بسیاربالا است (ºC 1723) و این مطلب ساختن شکلهای قابل استفاده از آن را مشکل می سازد.به همین دلیل شیشه SiO2را به سختی میتوان از مذاب آن ساخت . روش پایین آوردن نقطه ذوب و ویسکوزیته شیشه SiO2 ، وارد نمودن تعدیل کننده های شبـــکه (اتم هایی که شبکه Si-O-Si را می شکنند)، می باشد .
شیشه
درشکل- ۲ اثر افزایش Na2O – نوعی تعدیل کننده – نمایش داده شده است. با شکستن شبکه ، ویسکوزیته ودمای ذوب آن پایین می آید و دردمای مناسب، به شکلهای قابل استفاده ای تبدیل می شود.
اکثر عناصر جدول تناوبی نیز می توانند در شیشه های سنتزی بعنوان یک تشکیل دهنده و تعدیل کننده شبکه وارد شوند. با تغییر ترکیب شیمیایی موادی که در ساخت شیشه به کار می رود ، می توان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی زیادی را در مواد شیشه ای ایجاد نمود. به همین دلیل کاربردهای کنونی شیشه ، گستره ای از شیشه ساده (شیشه های پنجره ای و بطری) تا شیشه های پیچیده(ارتباطات راه دور ، صفحات بلور – مایع، لیزرها ، پروتزهای پزشکی و محاسبات نوری)را در بر می گیرد . شکل ۲- افزایش Na2O به شیشه , شبکه بلوری آن را در هم ریخته و مانند ذوب شدن با دمای بالا , از ویسکوزیته آن می کاهد شیمی شیشه های معمولی اگر چه پرداختن جدیدترین کاربرد های شیشه جالب است .شیمی اشیاء شیشه ای ساده و عادی میتواند بطور فریبنده ای پیچیده و جالب باشد.
متداولترین ترکیبی که در سراسر دنیا برای شیشه بکار می رود ، مخلوطی از Na2O ، CaO و SiO2 به همراه مقادیر کمی از سایر اکسیدها می باشد . این نوع شیشه را شیشه آهکی می نامند . شیشه آهکی نسبت به سایر شیشه ها مزایایی دارد :
• سازنده های آن ارزان و متداولند
• به هنگام سرد شدن متبلور نمی شود
• در دماهای نسبتأ پایین (حدود ºC1300 ) ذوب می شود
• در برابر عوامل خوردگی جوی مقاوم است
در نتیجه بطری ها ، شیشه های مربا ، شیشه پنجره ها ، لامپ روشنایی و لامپهای فلورسنت معمولاً از شیشه آهکی ساخته می شوند .
در ضمن شیشه آهکی را می توان به آسانی رنگ کرد. برای مثال ، افزودن غلظتهای کمی از یونهای فلزات واسطه ، سبب جذب نور در ناحیه مرئی طیف می شودکه به علت انتقالات الکترونهای ۳d می باشد .
مثلاً رنگ سبزی که در لبه شیشه پنجره ها دیده می شود ناشی از وجود مقادیر کم Fe 2+ می باشد. سایر رنگ کننده ها عبارتند از Co2+ , برای رنگ آبی ، Mn3+ برای رنگ ارغوانی و Cr3+ برای رنگ سبز . از آنجاییکه انتقالات درالکترونهای ۳d اتفاق می افتد ، رنگهای حاصل بستگی به محیط اطراف یونها دارد . به همین دلیل ، رنگها اغلب با تغییر در ترکیب شیشه ها ، تغییر می کنند .
در هر صورت عناصر خاکهای نادر نیز می توانند در شیشه های رنگی مورد استفاده قرار گیرند که انتقالات الکترونی آنها در اوربیتالهای داخلی تر انجام می پذیرد. بنابراین، انتقالات آنها تحت تأثیر محیط اطراف یون قرار نمی گیرد و رنگ حاصل به ترکیب شیشه بستگی نخواهد داشت .
اما یکی از معایب شیشه آهکی ، عدم پایداری آن است. عموماً شیشه را بعنوان ماده بی اثر در نظر می گیرند ولی خیلی از شیشه ها ازنظر شیمیایی فعال هستند . شکلهای متعددی از این قبیل واکنشها وجود دارد که دو مورد مهم آنها به قرار زیر است : در محلولهای اسیدی ، تعویض یونهای H+ مجاور سطح شیشه با یونها قلیایی داخل شیشه به آسانی انجام می پذیرد . معمولاً این تعویض یون سبب تشکیل یک لایه محلول رنگین کمانی بر شیشه می شود . بر عکس ، در معرض یک محلول قلیایی ، ساختار شیشه با وارد شدن یونها ی OH- در هم شکسته می شود و در نهایت منجر به انحلال کامل شیشه می گردد.
تشکیل لایه سفید نازکی بر روی سطح ظروف شیشه ای، پس از آنکه مدت زیادی در معرض شوینده ها قرار میگیرد ، مثال به خوبی شناخته شده ای از فرایند اخیر می باشد . شیشه های آهکی در مقابل دماهای زیاد با تغییرات ناگهانی حرارت نیز زیاد مقاوم نیستند . بدلیل انبساط حرارتی زیاد (تغییر ابعاد با دما)شیشه آهکی، تغییرات ناگهانی دما سبب ایجاد فشارهای ناخواسته در شیشه وشکاف برداشتن یاشکستن آن می شود . یک راه حل برای این قبیل مسائل ، توسعه شیشه های بوروسیلیکات است. یک مثال از شیشه های بوروسیلیکات مقاوم حرارتی و پایدار، شیشه پیرکس است.
بوروسیلیکاتها گستره وسیعی از کالاهای خانگی مصرفی را در برمیگیرند. افزایشB2O3 به ترکیب شیمیایی شیشه دو مزیت دارد . یکی اینکه انبساط گرمایی را تا ۵۰% کاهش میدهد و درنتیجه مقاومت هر شئ را دربرابرشوکهای گرمایی بالامی برد دوم اینکه پایداری شیشه بطورمحسوسی بالا می رود. علل افزایش پایداری شیمیایی در بوروسیلیکاتها روشن نیست . یک نظر رایج این است که با سرد شدن شیشه یک فاز غیر قابل اختــلاط بوجود می آید، یک فاز ناپیـــوسته غنی از Na2O و B2O3 و یک فاز پیوشته غنی از SiO2 .
پایداری شیشه بدون از دست دادن توانایی تشکیل شیشه در دماهای معقـول تقویت می شود . از آنجا که قطر فاز ناپیوسته کاملاً زیر طول موج نور مرئی است ، شفافیت این ماده محفوظ است. از این پدیده می توان برای تولید گروه معروف دیگری از شیشه ها یعنی شیشه های شیری رنگ استفاده کرد. بسیاری از شیشه ها به گونه ای طراحی شده اند که به صورت دو فاز جدا می شوند و ریخت (مورفولوژی)آنها طوری است که شکست و پراکندگی درونی نور، ماده ای نیم شفاف یا مات به وجود می آورد. هر دو فاز می توانند شیشه باشند ، یا در مواردی یک فاز میتواند بلوری باشد.
از شیشه های شیری رنگ در ساخت بعضی از ظروف آشپزی نیم شفاف و بشقابهای سفید غذا خوری استفاده می شود. ترکیبهای استاندارد دیگری برای شیشه وجود دارد . آلومینو سیلیکاتها خواصی مشابه بوروسیلیکاتها دارند اما می توانند دماهای بالاتری را تحمل کنند. شیشه های سربی با توجه به دارا بودن خواصی از قبیل : ضریب شکست بالا، دمای ذوب پایین ، سادگی شکل پذیری و مقاوم بودن در مقابل تابش های پر انرژی ، کاربرد وسیعی دارند . از دو خاصــیت اول درساخت شیشــه های صنعتی، شیشه های تزیینی و نوری و از خاصیت سوم در پنجره های تابشی و لامپ های تلوزیون و … استفاده می شود .
شیشه های که از افزایش بورات ، فسفات ، ژرمنات و کالکوژنید بدست می آیند ، نیز کاربرد تجارتی دارند . شیشه – سرامیک ها شیشه – سرامیک ها بین شیشه ها و سرامیک ها ی بلوری ، پلی ایجاد می کنند .
شیشه – سرامیک ها به بهترین شکل به صورت » جامدهای ریز بلوری که با تبـــلور کنترل شده شیشه بوجود آمده اند « تعریف میشوند . شیشه ها با استفاده از تکنیــکهای استاندارد ذوب شده و شکل می پذیرند و سپس با عملیات حرارتی ویژه ای ، بلور دانه ای یکنواختی تشکیــل میشود . معمولاً ۵۰% حجمی شیشه – سرامیک ها بلوری است و آنها را بادرجه بلوری شدن از شیشه های مات تشخیص می دهند. خواص ویژه شیشه – سرامیک ها توسط خواص فیزیکی تک بلورها و بوسیله رابطه بین بافت بلورها و شیشه باقی مانده کنترل می شود . به همین دلیل شیشه – سرامیک ها دارای خواص گوناگونی از قبیل : استحکام ، قابلیت ماشین کاری و پایداری در برابر تغییرات حرارتی می باشند .
ساختار شیشه
(شکل ۳ )

شکل ۳-(a) β – میکروگراف الکترونی عبوری شیشه – سرامیک کوارتز پر شده , که درجه تبلور این مواد را نمایش می دهد
(b) میکروگراف الکترونی عبوری شیشه – سرامیک فلورمیکا نمونه ای از این پدیده ، ویژنز (۲) محصول کورنینگ است (۳) که از شیشه Li2O – Al2O3 – SiO2 که مقادیـــر کمی از TiO2 و ZrO2 دارد تحت تاثیر گرما ساخته می شود.
تحت تاثیر گرما بلورهایی از زیرکونیم تیتانات از شیشه رسوب می کند و محلهای هسته زایی را برای رشد بلورهای لیتیم آلومینوسیلیکات از شیشه فراهم میکنند . از آنجا که انبساط گرمایی بلورهای لیتیم آلومینوسیلیکات بطور استثنائی پایین است ، این شیشه – سرامیک ها می توانند تغییرات ناگهانی دما را در ارتباط با ظروف خوراک پزی تحمل کنند . در ضمن به دلیل اینکه اندازه هر بلور کوچکتر از طول موج نور است و ضریب شکست این بلورها و شیشه با یکدیگر همخوانی دارد پراکندگی نور صورت نمی گیرد و این مواد شفاف به نظر میرسند .
الیاف نوری
بالاخره ، یکی از ساده ترین شیشه ها (SiO2 خالص) در یکی از مهمترین محصولات شیشه ای یعنی هدایت کننده های نوری برای ارتباطات راه دور مورد استفاده قرار می گیرد .این قبیل الیاف نیاز به خلوص خیلی بالایی برای عبور نور در بیش از دهها کیلومتر دارند .در این مواد باید از ناخالصی هایی ماننـــد فلزات واسطه یا H2O محلول ، حتی به میزان یک بیلیونیم نیز اجتناب نمود ، زیرا این مواد قسمت عمده نور را در فواصل زیاد ، جذب میکنند . در ضمن هنگام ذوب SiO2 نیز با مشکلاتی مواجه می شویم که تهیه این ماده را مشکل تر می کند . به همین دلیل الیاف نوری معمولاً با استفاده از تکنیک غیر متداول رسوب دهی بخار شیمیایی (۴) تشکیل می شوند. در شکل دیگری از این تکنیک یعنی رسوبدهی بخار بیرونی (۵) مخلوطی از SiCl4, و O2 در شعله CH4 – O2 شعله ور می شود. یکی از محصولات واکنش SiO2 بی شکل دوده مانند است که بر سطح خارجی یک میله شیشه ای ته نشین می شود.
میله جابجا می شود وبا حرارت دادن در دمای بالا دوده به شیشـــه محکم می شود. شیشـــه حاصل به صورت یک تار نازک و فوق العاده خالص در می آید. با افزایش کنترل شده سایر هالیدها(برای مثال GeCl4) به شعله ، ضریب شکست مقطع طولی تار حاصل با دقت زیاد کنترل می شود. ترکیبات شیشه – سرامیک و شیشه های تجارتی متنوع دیگر در سراسر جهان به فروش می رسد . توسعه تکنیکهایی مانند روش رسوب دهی بخار شیمیایی و تحقیق در زمینه اساس شیمیایی و ساختار شیشه در بسیاری از آزمایشگاه های دانشگاهی و صنعتی دنبال می شود . این تحقیقات تا زمانی که به طرق مختلفی بر زندگی روزمره اثر می گذارند ، ادامه خواهند یافت .




2 نظر

عالیه 😳 😛 😯 ❗ 8) 😕 😀 ❓ ➡ 😥 👿 💡 😆 :mrgreen: :roll: 😈 😉



چرا کسی نظری نداده 😉



ثبت نظر

منتظر پاسخ هستم

 


صفحه 1 از 11

Copyright (C) 2010-2015 p30pic.com All rights reserved

حق کپی رایت محفوظ ... این سایت تابع قوانین کشور زیبای ایران می باشد

X close
like us on google plus