شیشه و کاربردهای آن

شیشه برای اولین بار در بیش از 5000 سال پیش ساخته شد. شیشه مایع غلیظی است که به طور کامل سخت نمی شود و به همین دلیل پایین ورقه شیشه ای پنجره های قدیمی ضخیم تر از بالایشان است. شیشه به دلیل شفافیت، استحکام، قابلیت ذوب و بازیافت مجدد، هنوز هم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

شیشه مذاب را می توان به روش های زیادی شکل داد به عنوان مثال به شکل ورقه های مسطح برای پنجره ها و یا به شکل رشته ای برای الیاف نوری درآورد. فناوری شیشه به حدی پیشرفت کرده که شیشه ها می توانند به شکل نسوز و نشکن ساخته شوند.

شیشه رنگی

شیشه های رنگی از حل کردن ترکیبات فلزی در ماسه مذاب درست می شوند. ترکیبات مختلف فلزی رنگ های مختلف به وجود می آورند. برای مثال: از سولفید سلنیوم برای تولید شیشه قرمز و از آهن و ترکیبات فلز کروم برای تولید شیشه به رنگ سبز تیره استفاده می شود.

مراحل ساخت شیشه

شیشه مذاب

ماسه، شیشه های شکسته (خرده شیشه)، کربنات سدیم (سودا) و سنگ آهک در کوره با دمای حدود 1500 درجه سانتی گراد گرم می شوند. این مخلوط ذوب می شود و به شکل شیشه مذاب ( حالت مایع) درمی آید بعد به شکل گلوله هایی از شیشه به نام لقمه (gobs) بریده می شود.

شکل دادن

لقمه ها در قالب های بطری ریخته می شوند. هوای فشرده به شیشه دمیده می شود تا شیشه ها به دیواره ها برسند و به شکل قالب در آیند. بعد بطری ها از قالب ها برداشته می شوند و دوباره کمی گرم می شوند تا عیب هایشان نیز برطرف شود.

خنک کردن

شیشه های گرم روی یک تسمه در حال حرکت قرار می گیرند تا به آهستگی، دقیق و تحت شرایط کنترل شده خنک شوند. با این شرایط تضمین می شود که گرد و غباری در آنها وارد نمی شود و و شیشه شکسته نمی شود.

فناوری مربوط به شیشه

دانشمندان علم مواد، خواص شیشه ها را پیشرفت داده و بهبود داده اند تا برای طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند. درهای ضد حرارت اجاق گازها با اضافه کردن مواد شیمیایی به شیشه مذاب ساخته می شود به طوری که شیشه اجازه رد شدن نور را می دهد ولی اجازه خروج گرما را نمی دهد.

شیشه جلو خودروها با خنک کردن سریع شیشه های مذاب از طریق حرکت دادن سریع هوا به شکل نشکن ساخته می شود. لوله های آزمایش و دیگر وسایل شیشه ای که در آزمایش های علمی به کار می روند نیز در باید در برابر گرمای شعله چراغ بنزن مقاومت داشته باشند. این نوع شیشه با اضافه کردن اکسید برن (boron oxide) به مواد خام و ساخت بورسیلیکات، در مقابل گرما مقاوم می شود.

الیاف نوری

شیشه مذاب می تواند در داخل لوله های بی نهایت باریکی به نام فیبر نوری کشیده شود. یک پرتو نور به لوله منعکس می شود و حتی به گوشه های لوله نیز خم می شود. فیبرهای نوری در کابل های تلفن استفاده می شوند. پالس های نور به پایین لوله حرکت می کنند و اطلاعات را منتقل می کنند. فیبرهای نوری همچنین در آندوسکوپی مورد استفاده قرار می گیرند و به پزشکان اجازه می دهند داخل بدن را ببینند.