Sklo

Sklo může být děláno průhledný a plochý, nebo do jiných tvarů a barev jak ukázaný v tomto míči od Verrerie Brehat v Brittany.

Sklo je jednotný amorfní pevný materiál, obvykle produkoval když vazký roztopený materiál se ochladí velmi rychle k pod jeho skleněnou přechodovou teplotou, bez dostatečného času na pravidelnou krystalovou mřížku k formě. Nejvíce známá forma skla je křemenka-založený materiál užitý na okna, nádoby a ozdobné předměty.

V jeho čisté formě sklo je průhledný, silný, trvanlivý, nezbytně nehybný, a biologicky neaktivní materiál, který může být tvořen s velmi hladké a odolné povrchy. Sklo je, nicméně, křehké a se rozbije na ostré střepy. Tyto vlastnosti mohou být upravené nebo změněné s přidáním ostatních sloučenin nebo tepelné úpravy.

Obyčejné sklo obsahuje asi 70 % amorfní oxid křemičtý (SiO₂), který je stejný chemická sloučenina nalezená v křemene a v jeho polykrystalické formě, písek.

Vlastnosti a použití

Nejzřejmější charakteristika obyčejného skla je že to je transparentní k viditelnému světlu (ne všechny skelné materiály jsou). Tato transparentnost je kvůli nepřítomnosti elektronických přechodových stavů v rozsahu viditelného světla, a protože obyčejné sklo je homogenní na všech délkových měřidlech větší než o vlnové délce viditelného světla. (Různorodosti přimějí světlo, aby byl rozptýlen, rozdělovat nějaký soudržný obrazový přenos). Obyčejné sklo částečně blokuje UVA (vlnová délka 400 a 300 nm) a totálně blokuje UVC a UVB (vlnové délky kratší než 300 nm) kvůli přidání směsí takový jako kalcinovaná soda (sodíkový uhličitan).

Čisté SiO₂ sklo (tavený křemen) neabsorbuje UV světlo a je užitečný na aplikace, které vyžadují transparentnost v této oblasti, ačkoli to je dražší. Tento druh skla může být vyrobený tak čistý to, když vyrobený do vláknových optických kabelů, stovky kilometrů skla jsou průhledné pro infračervené vlnové délky. Individuální vlákna dostanou stejně průhledné jádro SiO₂/ Geo₂ sklo, které má jen nepatrně odlišné optické vlastnosti (germanium přispívá k vyššímu indexu lomu). Podmořské kabely mají sekce dopované erbiem, ve kterých dochází k zesilování signálu stimulovanou emisí. Amorfní SiO₂ je také používán jako dielektrický materiál v integrovaných obvodech jelikož výtváří hladké a elektricky neutrální rozhraní s křemíkem.

Brýle užité na vyrábění optických přístrojů jsou roztřídil používání šest-číslový skleněný kód, nebo alternativně dopis-kód čísla z Schott skleněném katalogu. Například, BK7 je minimum-borosilicate rozptylování korunují sklem, a SF10 je vysoce-rozptylování těžké flintové sklo. Brýle jsou uspořádány složením, indexem lomu a číslem Abby.

Sklo je někdy vytvořeno přirozeně z sopečného magmatu. Toto sklo se nazývá obsidian a je obvykle černý s nečistotami. Obsidian je surový materiál pro knappers pazourku, kdo používali to, aby dělal extrémně ostré nože od věku kamene. Sbírání Obsidianu ve státních rezervacích a některých místech může být zakázán podle zákona v některých zemích, ale stejné výrobní techniky mohou být aplikovány na průmyslovou výrobu skla.

Přísady skla

Čistá křemenka (SiO₂) má bod tání asi 2000 ° C (3600 ° F), a zatímco to může být děláno do skla pro specialitu aplikace (vidí tavený křemen), dvě jiné substance jsou vždy přidané k obyčejnému sklu zjednodušit zpracování. Jeden je sodovka (sodíkový uhličitan Na₂CO₃), nebo potaš, rovnocenná draselná směs, který sníží bod tání k asi 1000 ° C (1800 ° F). Nicméně, sodovka dělá sklenici vodu-rozpustný, který je obvykle nežádoucí osoba tak citrus (nehašené vápno, Cao) je třetí součást, sčítal obnovit insolubility. Výsledná sklenice obsahuje asi 70 % křemenka a je nazýván sodovkou-vápenné sklo. Sodovka-vápenná skla odpovídají za asi 90 % vyráběného skla. Jediné brýle, které nezahrnují křemenku jako hlavní volič jsou Chalcogenide brýle, užitý na vláknovou optiku a specializované technické aplikace.

Stejně jako sodovka a citrus, nejvíce obyčejné sklo má jiné přísady přidané ke změně jeho vlastnosti. Olovnaté sklo, takový jako krystal vedení nebo flintové sklo, je více ' oslnivý ' protože zvýšený index lomu způsobí nápadně více “jiskří”, zatímco boron smět být zvětšen změnit termální a elektrické vlastnosti, jak v Pyrex. Baryum připočítání také zvětší index lomu. Thorium kysličník dá sklenici vysoký index lomu a nízké rozptylování, a byl dříve používán ve výrobních vysoce kvalitních čočkách, ale kvůli jeho radioaktivitě byl nahrazený kysličníkem lanthanum v moderních brýlích. Velká množství železa jsou použita ve sklenici, která pohlcuje infračervenou energii, takový jak ohřívat poutavé filtry pro projektory filmu, zatímco cerium (IV) kysličník může být užitý na sklo, které absorbuje UV vlnové délky (biologicky poškozovat ionizing radiaci).

Sklenice jako polymer

Inovační způsob, jak dělat sklo zahrnuje přípravu polymerization. Umístění v přísadách, které upraví vlastnosti skla je problematické, protože vysoká horečka přípravy zničí většinu z nich. Polymerizing sklem to je možné vložit aktivní molekuly, takový jako enzymy, přidat novou úroveň funkčnosti ke skleněným nádobám. Sol krystalizuje je velmi dobrý příklad sklenice připravené v této cestě.

Barvy

Kovové přísady ve směsi skla mohou produkovat paletu barev. Tady kobalt byl přidán k produkci modravé barevné ozdobné sklo.

Vnitřek modrého skleněného poháru.

Kovy a oxidy kovu jsou přidaní ke sklu během jeho výroby změnit jeho barvu. Mangan může být přidán v malých množstvích odstranit zelený odstín půjčovaný železem, nebo ve vyšších koncentracích dát sklenici barvu ametystu. Jako mangan, selen může být použit v malých koncentracích odbarvit sklenici, nebo ve vyšších koncentracích předat rudou barvu. Malé koncentrace kobaltu (0.025 k 0.1%) dát modré sklo. Kysličník cínu s antimonem a kysličníky arzeniku dělají neprůhledné bílé sklo, nejprve použitý v Benátkách produkovat poloporcelán. 2 k 3 % z mědi kysličník produkuje tyrkysovou barvu. Čistá kovová měď produkuje velmi tmavou červenou, mléčné sklo, který je někdy používán jako náhražka zlata ve výrobě rubínový-barevné sklo. Nickel, se spoléhat na koncentraci, produkuje modrý, nebo fialový, nebo dokonce černé sklo. Titan připočítání produkuje nažloutlý-hnědé sklo. Kovové zlato, ve velmi malých koncentracích (kolem 0.001%), produkuje bohatý rubínový-barevné sklo, zatímco nižší koncentrace produkuje méně intenzivní červenou, často prodával jak “cranberry”. Uran (0.1 k 2 %) moci být zvětšen dávat sklenici světélkující žlutá nebo zelená barva. Sklenice uranu je typicky ne radioaktivní dost být nebezpečný, ale jestliže země do prachu, takový jak leštěním se skelným papírem, a inhaloval, to může být karcinogenní. Silver směsi (pozoruhodně stříbrný dusičnan) může produkovat rozsah barev od pomeranče-červený žloutnout. Cesta sklo je prudké a chlazené moci významně ovlivnit barvy produkované těmito směsmi. Zahrnutá chemie je komplexní a ne studna rozuměla.

Historie skla

Fénicie a Egypt

Přirozeně nastávající sklenice, takový jak obsidian, byl používán od věku kamene. Podle Pliny starší, Phoenicians dělal první sklo. Pliny psal: “tradice je to obchodní loď obtěžkaný s nitrum (sodovku a potaš) bytí moored na tomto místě, obchodníci připravili jejich jídlo na pláži, a ne mít kameny podporovat jejich hrnce, oni používali kousky nitrum od lodi, který se roztavil a smíchal se s písky břehu, a tam se vyhnul proudům nové průsvitné kapaliny, a tak byl původ skla.” ^[1] Že Phoenicians použitá sklenice jako glazura pro hrnčířskou hlínu byla známá jak časná jak 3000 BC. Nicméně, tam je archeologický důkaz k podpoře tvrzení, že první sklo bylo vyrobeno v Mesopotamia. Skleněné korálky, pečetě a architektonické ozdoby datují se od asi 2500 B.C.

Barva “sopečného skla” je zelená k modravé zelené. Tato barva je způsobena přirozeně nastávajícím železem nečistoty v písku. Obyčejné sklo dnes obvykle má nepatrnou zelenou nebo modrý odstín, se vynořit z těchto stejných nečistot. Glassmakers učil se dělat barevné sklo tím, že přidá kovové sloučeniny a kysličníky nerostu k produkčním oslnivým odstínům červené, zelený, a modrý - barvy drahých kamenů. Když drahokam-ořezávače učily se k brousenému sklu, oni našli čirou sklenici byl vynikající refractor světla. Nejdříve známé korálky od Egypta byly dělány během nového království, o 1500 př.n.l. a vešel do palety barev. Oni byli vyrobeni točivou roztavenou sklenicí kolem kovové tyče a byli velmi cenění jako druh zboží obchodování, obzvláště modré protože oni byli ohláseni mít kouzelné moci.

Egyptians také dělal malé sklenice a láhve používat jádro-tvořil metodu. Skleněné niti byly natočeny kolem pytle písku svázaného k prutu a skla byl continnually reheated k pojistce niti spolu. Sklo muselo být držen v pohybu až do požadovaného tvaru a tloušťka byla dosáhl. Konečný krok měl dovolit prutu ochladit se pak probodnout tašku a odstranit prut. Egyptians také tvořil první barevné skleněné tyčinky který oni vytvořili barvité korálky a výzdoby, oni také pracovali s litým sklem. ^[2]. 5. stoletím BCE tato technologie šířila se do přinejmenším Řecko. V prvním století BC tam bylo mnoho center skla lokalizovaných kolem Středomoří a u východního konce Středomoří skleněného foukání, oba volný-foukat a forma-foukat, byl objeven.

Romans

Příchod římské Říše viděl vývoj mnoha nových technik a jak Říše se rozšiřovala tak dělala popularitu skla. Přes dobytí a obchod použití skla namítá a techniky užité na dělání skla byly rozšířeny jako daleký sever jako Skandinávie, Britské souostroví a Čína. ^[3] Toto nakládání technologie skončilo umělci skla se shromážďovat v oblastech takový jako Alexandrie v Egyptě kde slavný Portland váza byla vytvořena, Rýn údolí kde český křišťál byl vyvinut a k Byzantium kde designy skla staly se velmi ozdobené a procesy takový jak enameling, barvení a pozlacování byli rozvinutí. Okenní sklo bylo docela běžně používané během 1. století BCE, příklady objevily v Karanis, Egypt byl průsvitný a velmi tlustý. Po pádu Říše, císař Constatine se stěhoval do Byzantium kde použití skla pokračovalo. Nicméně, ve zbytku impéria použití skla klesalo a mnoho předtím známých technik mizelo. Sklenice kompletně nešla ven použití, nicméně, to nestalo se populární znovu na západu, než to je obnova v 7. století.

Evropa

Objekty skla od 7. a 8. století byla najitá na ostrově Torcello blížit se k Benátkám. Tito tvoří důležité spojení mezi římskými časy a pozdnější důležitost toho města ve výrobě materiálu. O 1000 n.l., důležitý technický průlom byl vyroben v severní Evropě, když sklenice sodovky byla nahrazená sklem dělal z hodně více rychle dostupného materiálu: potaš trvala od dřevného popele. Od tohoto bodu na, severní sklenice se lišila významně od toho vyrobený na Středomoří plochu, kde sodovka zůstala v běžném používání.

11. století vidělo vznik, v Německu, nových způsobů, jak dělat tabulové sklo koulema foukání, houpat tyto ven k válcům formy, vystřihávat tyto zatímco ještě horký, a pak vyrovnávat listy. Tato technika byla zdokonalena v 13. staletých Benátkách.

Až do 12. století, barevné sklo (tj., sklenice s některými nečistotami zbarvení, obvykle kovy) byl ne široce použitý.

Centrum pro výrobu skla od 14. století bylo Benátky, který vyvinul mnoho nových technik a se stal centrem lukrativního vývozního obchodu v ware večeře, zrcadel a jiných luxusních věcí. Co dělalo benátské sklo významně různý bylo to místní křemen oblázky byly téměř čistá křemenka a byly země do jemného jasného písku, který byl zkombinovaný s dalším místně nastávajícím produktem volala “Levant kalcinovanou sodu”, pro kterého Venetian měl jediný monopol. Toto skončilo Venetians produkovat nadřazenou formu sklenice, která vyústila v je mít obchodní výhodu přes jiné sklo produkovat země. Nakonec někteří ti pracovníci benátského skla se stěhovali do ostatních oblastí severní Evropy a výroba skla se rozšířila s nimi.

Crown skleněný proces byl spotřebováván k střední-1800s. V tomto procesu, glassblower by točil asi 9 lb (4 kg) roztavené sklo u konce prutu až do toho se vyrovnalo do disku přibližně 5 ft (1.5 m) v průměru. Disk by pak byl řez do panelů. Benátské sklo bylo velmi ceněné mezitím 10. a 14. století. Asi 1688, proces pro lití skla byl vyvinut, který vedl k jeho slušivý hodně více běžně používaného materiálu. Vynález skleněného naléhavého stroje v 1827 dovolil masovou výrobu levných skleněných článků.

Metoda válce vytvářet ploché sklo byl nejprve použit v sjednocených stavech Ameriky v 1820s. To bylo používáno obchodně produkovat okna. Toto a jiné druhy ruky-odfouknuté tabulové sklo bylo nahrazeno v 20. století válcovaným talířem.

Viz též: Široký list, odfouknutý talíř, leštil talíř, válec odfouknutý list, stroj natažený válcový list

Nástroje skla

Protože sklenice je silná a unreactive, to je velmi užitečný materiál. Mnoho objektů domácnosti je vyrobeno ze skla. Sklenice, mísy a láhve jsou často vyrobeni ze skla, jak jsou žárovky, zrcadla, obrazové tuby monitorů počítače a televizí a okna. V laboratořích dělat výzkum v chemii, biologie, fyzika a mnoho ostatní pole, polní láhve, zkumavky, čočky a jiné laboratorní vybavení jsou často vyrobeni ze skla. Pro tyto aplikace, borosilicate sklenice (takový jak Pyrex) je obvykle užitý na jeho sílu a nízký součinitel teplotní roztažnosti, který dává větší odpor vůči tepelnému rázu a počítá s větší přesností v laboratorních měřeních když ohřívá a chladí experimenty. Pro nejnáročnější aplikace, křemenné sklo je používáno, ačkoli to jde velmi obtížně pracovat. Nejvíce takové sklo je masově vyráběné použití různých průmyslových postupů, ale většina velkých laboratoří potřebuje tolik zakázkové sklo že oni drží glassblower v štábu. Vulkanická skla, takový jak obsidian, dlouho byli použití dělat kamenu nástroje a pazourek knapping techniky mohou snadno být přizpůsobené k masově vyráběné sklenici.

Umění skla

Socha skla Dale Chihuly u výstavy v Kew zahradách, Londýn, Anglie. Kus je 13 noh (4 metry) vysoce

Ruka-foukané sklo korálky a přívěšky objasní některá ta myriad barvy a tvary umění skla. Kanadský nikl je pro měřítko.

Dokonce s dostupností obyčejného skla, ruka odfouknutý nebo lampworked sklo zůstane populární pro jeho umění. Někteří umělci ve skle zahrnují Lina Tagliapietra, Rene Lalique, Dale Chihuly, a Louis utěší Tiffany, kdo byl zodpovědný za neobyčejné skleněné objekty. Termín “křišťál”, odvozený z křišťálu, přišel označit vysoce-klasifikovat bezbarvé sklo, často obsahovat vedení, a je někdy aplikován na nějakou jemnou ruku-foukané sklo.

Někdo kdo pracuje s horké sklo je nazýváno glassblower nebo lampworker a tyto techniky jsou jak nejvíce jemné sklo je vytvořeno. Teplé sklo se odkazuje na techniku obsluhujícího skla v peci.

Chladná práce zahrnuje tradiční potřísněnou skleněnou práci také jako jiné metody tvarování skla u pokojové teploty. Sklo může také být řez s pilou diamantu nebo měděná kola vložila s abrasives, a leštil se dát záření fasety; technika používala v vytvářet krystal waterford. Umění je někdy leptáno do sklenice přes použití kyseliny, žíravý, nebo drsné substance. Tradičně toto bylo děláno poté, co sklo bylo odfouknuté nebo nahazovalo. Ve dvacátých létech nová forma-leptat proces byl vynalezen, ve kterém umění bylo leptáno přímo do formy, tak že každý kus obsazení se vynořil z formy s obrazem už na povrchu skla. Toto snížilo výrobními náklady a, kombinoval s širším použitím barevného skla, vedl k levnému sklu ve třicátých létech, který později stal se známý jako Depression sklenice. Jak druhy kyselin používaných v tomto procesu jsou extrémně riskantní, drsné metody mají získanou popularitu.

Objekty rozlišené skla zahrnují lodě (mísy, vázy, a jiné nádoby), těžítka, mramory, korálky, kouřit roury, bongs a sochy. Barevné sklo je často používáno, ačkoli někdy sklenice je malována; pozoruhodné příklady malované sklenice zahrnují práci současných umělců Judith Schaechter a Walter Lieberman. Nespočetné příklady existují použití barevného skla, takový jako ti John La Farge v Bostonu je Trinity kostel nebo život-klížil sochy mezi výtvarné umění Jima Garyho.

Harvard muzeum přirozené historie má sbírku extrémně detailních modelů květin vyrobených z malovaného skla. Tito byli lampworked Leopold Blaschka a jeho syn Rudolph, kdo nikdy odhalil metodu on dělal je. Blaschka skleněné květiny jsou ještě inspirace glassblowers dnes. Viďte Harvard muzeum strany přírodopisu na výstavě pro další informace.

Barevné sklo je umělecká forma s dlouhou historií; mnoho kostelů má krásná okna z barevného skla.

Sklo ve stavbách

Sklo bylo použito ve stavbách od 11. století. Použití pro sklo ve stavbách obsahují jako průhledná látka pro okna, jak interní strnulý rozdělí a jako architektonické rysy.

Sklo ve stavbách může být bezpečnostního typu, obsahování telegrafovalo, ztuhlé a laminované brýle.

Izolace skleněného vlákna je obyčejná ve střechách a zdích. Foamed sklenice, vyrobený ze skla odpadu, moci být použitý jak lehký, uzavřený-izolace buňky.

Několik metod dělání skla pro aplikace bylo rozvinuté, včetně:

• sklenice válce
• tabulové sklo
• válcovaná tabule skla
• zrcadlové leštěné sklo
• plavat na (žíhané) sklenici
• číselné lité sklo

Tyto typy skla mohou být dále využity sledováním procesů:

• laminating
• zesilování
• chemické zesilování
• aplikace samočisticího katalyzátoru
• zdvojení skel

Viz též okno.

Sklenice jako kapalina

Jeden obyčejný misconception je ta sklenice je výborný-zchladil kapalinu prakticky nekonečné viskozity u pokojové teploty a jako takový teče, ačkoli velmi pomalu. Sklo je obecně zpracované jako amorfní pevná látka spíše než kapalina, ačkoli odlišné názory mohou být ospravedlněny od té doby co charakterizoval sklenici jak jeden ' pevná látka ' nebo ' kapalina ' je ne zcela přímá záležitost [2]. Nicméně, ponětí, že sklo teče do patrném rozsahu přes prodloužená období čas není podporovaný empirickým důkazem nebo teoretická analýza.

Chování starožitného skla

Postřeh, že stará okna jsou často tlustší dole než nahoře je často nabídnut jako podpůrný důkaz pro pohled to sklo teče přes věc století. To je pak předpokládal, že sklo bylo jednou jednotné, ale tekl k jeho nové podobě.

Pravděpodobný zdroj této víry je to když skleněné tabule byly obyčejně vyrobeny glassblowers, technika používala byl točit roztavenou sklenicí aby vytvořil kolo, většinou byt a vyrovnat talíř (Crown skleněný proces, popsal nahoře). Tento talíř byl pak ukrojený sedět oknu. Kusy nebyly, nicméně, absolutně plochý; okraje disku by byly tlustší protože odstředivých sil. Když vlastně instalovaný v okenním rámu, sklo bylo by uložená tlustší strana dole pro příčinu stability a vizuální jiskru. Příležitostně takové sklo bylo našel tenčí stranu dole, jak by byl způsoben bezstarostností u doby instalace.

Několik jiných bodů ukáže to ' teorie katedrálového skla je nevhodná:

• Psaní v americkém žurnálu fyziky^[4], fyzik Edgar D. Zanotto státy”... předpovídaný relaxační čas na Gea₂ u místnosti teplota je 10³² roky. Proto, období relaxace (charaketristický tokový čas) katedrály brýle byly by dokonce déle” (být. J. Phys, 66 (5): 392-5, květen 1998). V laik je požadavky, on psal, že sklo u pokojové teploty je velmi silně na pevné straně spektra od pevných látek k kapalinám.
• Jestliže středověká sklenice tekla znatelně, pak starověký Říman a Egyptské objekty by měli tekli úměrně více — ale toto není pozorované.
• Jestliže sklenice teče v poměru to dovolí změnám být viděn pouhým okem po stoletích, pak změny v optických dalekohledových zrcadlech by měly být pozorovatelné (interferometry) ve věci dnů — ale toto také není pozorované. Podobně, to by nemělo být možné vidět Newtonovy prsteny mezi dekádou-staré fragmenty okenního skla — ale toto může ve skutečnosti být docela snadno hotový.
• Sklo v refraktorech, s čočkami objektivu velkého průměru, být sledován prohýbat se pod jejich vlastní váhou. Toto klesnout se stane protože čočka je jen podporována kolem jeho okraje. Výsledek je ztráta fokusu, a nastane ne protože sklo je plynoucí v průběhu doby, ale protože to není nekonečně přísné. Toto (spolu s chromatickou vadou a jinými efekty) omezí velikost refraktorů, s největším refractor na světě být Yerkes observatorní dalekohled s průměrem 102 cm.

Srovnání s hřištěm

Si všimnout toho hřiště, jiný zdánlivě-pevný materiál, je ve skutečnosti velmi vazká kapalina, 100 miliard časů jak vazký jako voda. Tato vlastnost může být viděna na univerzitě Queensland hřiště experiment poklesu, kde každý pokles vzal přibližně 10 roků k pádu do kádinky.

Bibliografie

• Noel C. Stokes; Sklo a příručka glazování; Austrálie standardů; SAA HB125-1998
• Brugmann, Birte. Skleněné korálky od anglosaských hrobů: Studie o původu a chronologii skleněných korálků od anglosaských hrobů, založený na vizuální zkoušce. Oxbow Books, 2004. ISBN 1842171046