СКЛО:СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ЗАСТОСУВАННЯ
ВСТУП
Скло є самимшироко вживаним матеріалом у побуті, будівництві, на транспорті завдякисвоїм унікальним якостям: прозорості, твердості, хімічної стійкості доактивним хімічних реагентів, відносній дешевизні виробництва. Без ньогонеможливо виготовити оптичні прилади, телевізори, космічні кораблі та інНезважаючи на успіхи в створенні нових матеріалів широкого призначення,неорганічні скла після каменю, бетону, металу міцно займають одне зголовних місць серед використовуваних в практиці.
Людині з найдавнішихчасів відомі природні скла (янтар, скла вулканічного походження),а виробляти скла він навчився кілька тисяч років тому. Виробництвоскла удосконалювалося протягом століть, але довгий час цей процесвизначало мистецтво майстрів, досвід яких передавався з покоління впокоління. В даний час поряд з ручною працею в стеклоделія застосовуютьсямеханізовані методи формування скловиробів, які забезпечують масовийвипуск продукції. У народному господарстві орієнтовно можна виділити наступніосновні області застосування скла: будівельна промисловість, виробництвосклотари, стеклоаппаратов, хімічного посуду; електровакуумніпромисловість, використання скла в якості декоративного матеріалу,оптична промисловість і приладобудування.
Більше половини всьоговиплавленого скла переробляється на листи для скління будівель. Широкезастосування в будівництві знайшли вироби з скловолокнистих матеріалів(Скляна вата, мати, джгути та ін), які використовуються в якості тепло-ізвукоізолятором. Вони не гниють і не пліснявіють, володіють малим об'ємним вагою,вогнестійкістю і вібростійкі [1].
Близько третини всієїскляної продукції - судини найрізноманітнішого типу, фасону і призначення.Чудові декоративні властивості скла (здатність сприймати різнізабарвлення, передавати гру світла, різноманітність в переходах від кришталевоїпрозорості через всі ступені замутнения до повної непрозорості) зумовилиіснування особливої вЂ‹вЂ‹групи виробів, що об'єднуються загальною назвою"Художнє скло". Сюди відноситься художня їдальняпосуд, монументальні скляні вироби (барельєфи, торшери, вази, люстри ітощо) і різноманітні оздоблювальні матеріали (плитки і листи для облицювання стін,підлог будівель, карнизи, фризи та ін, використання скла у вітражах). Однією зважливих галузей художнього стеклоделія є виробництво смальт(Непрозорих стекол) широкого асортименту. Ці скла використовуються пристворенні монументальних стінних панно в техніці мозаїчного живопису, спорідненоїтехніці вітражу [2].
У вигляді стеклоемалью,непрозорих тонких склоподібних шарів різних кольорів, скло використовуєтьсяяк захисне покриття, що охороняє металеві вироби від руйнування ідодає їм зовнішній вигляд, що задовольняє експлуатаційним і естетичнимвимогам. Склоемалі застосовуються при виготовленні хімічної і харчовоїапаратури, посуду, виробів санітарної техніки, труб, вивісок, облицювальнихплиток, ювелірних виробів [3].
Оптичнапромисловість і оптичне скло дозволили створити сучасні точнейшиеоптичні прилади у всій різноманітності їх типів і призначень (звичайні окуляри,мікроскопи, телескопи, фото-і кіноапарати та ін.)
Особливо чисте кварцовескло використовується для виготовлення волоконних світловодів при створенніволоконно-оптичних ліній зв'язку, що дозволяють передавати великі об'ємиінформації. Окремий клас стекол утворюють так звані лазерні скла. Цебагатокомпонентні скла різної природи (силікатні, фосфатні,фторберіллатние, боратного, теллурітние та ін), активовані неодимом. Лазериможуть бути мініатюрними, як, наприклад, використовувані в медицині, і можутьявляти собою потужні системи, застосовувані в термоядерному синтезі. Лазеризастосовуються також у наукових дослідженнях, геодезії, при точній обробціметалів [4].
У ході подальшоговикладу будуть додатково наведено ще деякі приклади застосування склаяк матеріалу.
З короткого оглядуобластей застосування скла очевидно, що необхідно виготовляти скла,різні за властивостями: особливо хімічно стійкі, особливо міцні механічно,володіють певними коефіцієнтами термічного розширення, заданимиоптичними та електричними константами та ін Тому не дивно, щодослідники докладають багато зусиль для осягнення природи скла, з'ясуваннявпливу різноманітних чинників на його різні властивості.
У Росії становленнянауки про скло і промислового стеклоделія пов'язано з іменами видатних ученихМ.В. Ломоносова і Д.І. Менделєєва. М.В. Ломоносов першим у світовій практицістеклоделія звернув серйозну увагу на взаємозв'язок властивостей стекол і їххімічного складу. За його ініціативою в 1754 році була відбудована першийскляна фабрика. Заслугою Д.І. Менделєєва є передбачення полімерногобудови SiO2 і що розвиваються їм уявлення про хімічну природу скла,яке він розглядав в загальному контексті розробки таких фундаментальнихпонять хімічної науки, як певне-невизначене з'єднання, розчин,сплав і т.д.
стеклообразном ІКристалічний стан
Зазвичай поняття"Скло" визначається не просто як матеріал, а як деякий особливийстан твердого тіла, склоподібного стану, противопоставляемоекристалічному. Відомо, що одне і те ж речовина може бути газоподібним,рідким і кристалічним. Для кожного такого стану характерна своя групаспецифічних ознак. Скло ж не може бути повністю віднесено посукупності ознак ні до одного з них. Розглянемо речовини, що знаходяться взазначених агрегатних станах, з точки зору взаємного розташування частинок(Атомів, іонів, молекул), що утворюють речовину, і їх взаємодії між собою.При дуже високих температурах багато неорганічні речовини існують у виглядігазу. У газі частинки речовини розташовуються і рухаються хаотично. При низькомутиску, наприклад атмосферному, взаємодії між частинками надзвичайнослабкі. При зниженні температури газ конденсується в рідину, яка приподальшому зниженні температури кристалізується. У рідинах і кристалахчастинки розташовуються незрівнянно більш компактно, між ними діютьзначні по величині сили, які створюють відому впорядкованість врозташуванні атомів або молекул: в кристалах майже ідеальну, в рідинах -істотно менш повну. Основною особливістю кристалів є те, що їхможна отримати шляхом повторення елементарної комірки у всіх трьох напрямках.Елементарна комірка складається з деякого числа атомів (іонів, молекул), строгопевним чином розташованих один щодо одного. Таке повторенняелементарної комірки називають дальнім порядком. У рідинах можна виділититакий елементарної комірки. Для рідини можна з упевненістю говорити проіснування ближнього порядку, тобто про найближчих сусідніх частинках,оточуючих центральну. Таким чином, для рідини характерний ближній порядок,але немає дальнього. Ми скористаємося тут широко застосовуваним визначенням скла:скло - це такий стан аморфної речовини, яке виходить призатвердінні переохолодженої рідини. Скло нерівноважної по відношенню докристалічному стану, який може реалізовуватися при тому ж складі іпри тих же зовнішніх умовах. Відмінність скла від кристалів полягає у відсутностіперіодичності будови, у відсутності дальнього порядку в структурі.
Крім традиційногошляхи одержання стекол - охолодження розплаву, стали широко застосовуватися й іншіспособи одержання стекол. Сюди відносяться стеклообразниє плівки, що отримуютьсянапиленням з газової фази; "метаміктние скла", що утворюються підвпливом ударних тисків і при бомбардуванні кристалів нейтронами;скла, одержувані по зольгель-технології. У цьому зв'язку не дивно, щорізні дослідники дають різні визначення скла, відмінні віднаведеного нами. При цьому вони керуються вибірковими ознакамистеклообразного стану. За основу приймаються, наприклад, структурніознаки, спосіб отримання скла, тип хімічного зв'язку і т.д.Термінологічна дискусія з цього питання ведеться вже давно, і вона далека відзавершення, що, безумовно, свідчить про складність об'єкта дослідження[4].
СТРУКТУРА СТЕКОЛ
Наведене вищевизначення скла, пов'язан...
