Bài này viết về Chất liệu. Đối với danh từ riêng với chữ T thứ hai viết hoa, xem Thủy Tinh
Trong vật lý học, các chất rắn vô định hình thông thường được sản xuất khi một chất lỏng có độ nhớt cao bị làm lạnh rất nhanh, vì thế không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành. Thủy tinh cũng được sản xuất như vậy từ gốc silicát thì gọi là thủy tinh silicát.
Silicát là dioxide silic (SiO2) có trong dạng đa tinh thể như cát và cũng là thành phần hóa học của thạch anh. Silicát có điểm nóng chảy khoảng 1.730 °C (3.146 °F), vì thế có hai hợp chất thông thường hay được bổ sung vào cát trong công nghệ nấu thủy tinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống khoảng 1.000 °C. Một trong số đó là soda (cacbonat natri Na2CO3), hay bồ tạt (tức cacbonat kali K2CO3). Tuy nhiên, sô đa làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước – là điều người ta không mong muốn, vì thế người ta cho thêm vôi sống (oxide calci, CaO) là hợp chất bổ sung để phục hồi tính không hòa tan.
Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện kèm theo thông thường, thủy tinh gia dụng silicát là một chất trong suốt, tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ hóa học và không hoạt động giải trí xét về phương diện sinh học, hoàn toàn có thể tạo thành với mặt phẳng rất nhẵn và trơn. Tuy nhiên, thủy tinh rất dòn dễ gãy hay vỡ thành những mảnh nhọn và sắc dưới tính năng của lực hay nhiệt một cách bất ngờ đột ngột. Tính chất này hoàn toàn có thể giảm nhẹ hay biến hóa bằng cách thêm 1 số ít chất bổ trợ như ôxít bor, ôxít nhôm vào thành phần khi nấu thủy tinh hay giải quyết và xử lý nhiệt .Thủy tinh được sử dụng thoáng rộng trong thiết kế xây dựng, làm đồ chứa ( chai, lọ, cốc, chén, ly, tách ), trong quang học ( lăng kính, gương, sợi cáp quang ), kỹ thuật điện tử ( bóng đèn, màn hình hiển thị, chất cách điện ) [ 2 ], bình lọ phản ứng trong công nghiệp hóa chất, xương, răng tự tạo trong y học [ 3 ] [ 4 ], vật tư trang trí v.v.
Thủy tinh trong suốt, không gỉ, cứng nhưng dòn dễ vỡ. Thủy tinh không cháy, không hút ẩm và không bị acid ( trừ Acid hydrofluoric ) ăn mòn .
Nếu ta biến hóa một trong những đặc thù của thủy tinh. Một trong những đặc trưng rõ nét nhất của thủy tinh thông thường là nó trong suốt so với ánh sáng nhìn thấy, mặc dầu không phải mọi vật tư thủy tinh đều có đặc thù như vậy do phụ thuộc vào vào tạp chất. [ 1 ] Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạ điện từ bức xạ tử ngoại và tia hồng ngoại đổi khác tùy theo việc lựa chọn tạp chất .
Ánh sáng nhìn thấy[sửa|sửa mã nguồn]
Tính trong suốt của thủy tinh trong ánh sáng nhìn thấy là do sự vắng mặt của trạng thái chuyển tiếp của những điện tử trong khoảng chừng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, và trạng thái này là thuần nhất trong mọi bước sóng hơn là chỉ trong khoảng chừng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy ( sự không thuần nhất làm cho ánh sáng bị tán xạ, làm tán xạ hình ảnh được truyền qua ). Thủy tinh hoàn toàn có thể được thổi thủ công bằng tay hoặc sản xuất bằng giải pháp công nghiệp .Các sắt kẽm kim loại và oxide sắt kẽm kim loại được bổ trợ thêm vào thủy tinh trong quy trình sản xuất nó để biến hóa sắc tố của nó. Mangan hoàn toàn có thể thêm vào với một lượng nhỏ để vô hiệu màu xanh lá cây tạo ra bởi sắt hay trong một lượng lớn hơn để cho thủy tinh có màu tím amêtít. Giống như mangan, selen hoàn toàn có thể sử dụng với một lượng nhỏ để làm bay màu của kính, hay trong một lượng lớn hơn để tạo ra màu hơi đỏ. Một lượng nhỏ coban ( tu 0,025 đến 0,1 % ) sinh ra thủy tinh màu xanh da trời. Oxide thiếc với antimoan và oxide asen sinh ra thủy tinh màu trắng đục, lần tiên phong đã được sử dụng ở Venezia để sản xuất đồ giả sứ. 2 đến 3 % của oxide đồng sinh ra màu xanh lam. Đồng sắt kẽm kim loại nguyên chất sinh ra thủy tinh mờ có màu đỏ thẫm, nó nhiều lúc được sử dụng thay thế sửa chữa cho thủy tinh màu hồng ngọc của vàng. Niken, phụ thuộc vào vào nồng độ, sinh ra thủy tinh có màu xanh da trời hay màu tím hoặc thậm chí còn là màu đen. Sự bổ trợ titan sinh ra thủy tinh có màu nâu vàng. Vàng sắt kẽm kim loại trong một lượng rất nhỏ ( khoảng chừng 0,001 % ), sinh ra thủy tinh có màu hồng ngọc thẫm, trong khi một lượng thấp hơn sinh ra màu đỏ nhạt hơn, thường thì gọi là màu ” nam việt quất “. Nguyên tố urani ( 0,1 đến 2 % ) hoàn toàn có thể thêm vào để thủy tinh có màu vàng phản quang hay màu xanh lá cây. Thủy tinh urani nói chung là không nguy khốn về phóng xạ, tuy nhiên nếu nó ở dạng bột, ví dụ điển hình như đánh bóng bằng giấy nhám, và dạng bụi thì nó là tác nhân gây ung thư. Hợp chất của bạc ( thường thì là nitrat bạc ) hoàn toàn có thể sinh ra một khoảng chừng màu từ đỏ da cam đến vàng. Phương thức đốt nóng và làm lạnh thủy tinh hoàn toàn có thể có ảnh hưởng tác động đáng kể tới màu sinh ra bởi những chất này. Các chất này tham gia vào cấu trúc thủy tinh như thế nào lúc bấy giờ vẫn chưa được nghiên cứu và điều tra kỹ. Các loại thủy tinh màu khác vẫn tiếp tục được tìm ra. những chất uniric sẽ tạo ra những mã nguồn cho những hợp chất rắn khác. thủy tinh bluoon gồm có cả những chất phụ lưu của cát và đá trắng. phần cắt càng mịn thì thủy tinh càng đẹp và bền và có chất lượng hơn .cần bổ trợ thêm quá trình sản xuất thủy tinh thì tốt hơn. hoàn toàn có thể tàng trữ một lượng thông tin từ những số lượng thấng kê
Thủy tinh thông thường không cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm, hay tử ngoại tia cực tím ( UV ) đi qua. Có điều này vì sự bổ trợ của những hợp chất như ôxít natri, sắt v.v. Thủy tinh thuần SiO2 ( còn gọi là thủy tinh thạch anh ) trái lại không hấp thụ tia UV và nó được sử dụng trong những ứng dụng nhu yếu độ trong suốt trong khoảng chừng bước sóng này, mặc dầu nó đắt hơn thủy tinh thường. Có thể pha thêm xeri | xêri vào thủy tinh để tăng việc hấp thụ tia cực tím ( những bức xạ ion hóa nguy hại về mặt sinh học ) .
Thủy tinh hoàn toàn có thể sản xuất đến mức độ tinh khiết mà hàng trăm kilômét thủy tinh vẫn là trong suốt ở bước sóng tia hồng ngoại trong những sợi cáp quang. Một lượng lớn sắt được sử dụng trong thủy tinh có năng lực hấp thụ nhiệt, ví dụ điển hình như những tấm lọc hấp thụ nhiệt cho những máy chiếu phim .
Chiết suất của thủy tinh có thể thay đổi tùy theo các dạng thành phần khi có các thành phần khác thêm. Thủy tinh có chứa chì, chẳng hạn như chì tinh thể hay thủy tinh đá lửa, là ‘rực rỡ’ hơn vì nó làm tăng chiết suất và sinh ra sự ‘lấp lánh’ có thể nhận thấy rõ hơn. Xem thêm pha lê. Việc bổ sung bari cũng làm tăng chiết suất. Oxide thori làm cho thủy tinh có hệ số chiết suất rất cao và nó được sử dụng để sản xuất các lăng kính chất lượng cao.
Nhiệt độ nóng chảy[sửa|sửa mã nguồn]
Như mọi chất rắn vô định hình, thủy tinh không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Natri nói chung được thêm vào để hạ nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh. Sự bổ trợ sô đa hay bồ tạt đôi lúc còn hạ nhiệt độ nóng chảy xuống thấp hơn .
Các loại thủy tinh có nguồn gốc tự nhiên, gọi là những loại đá vỏ chai, đã được sử dụng từ thời đại đồ đá. Chúng được tạo ra trong tự nhiên từ những dung nham ( magma ) núi lửa. Người nguyên thủy dùng đá vỏ chai để làm những con dao cực sắc .
Hình ảnh thổi thủy tinh thế kỷ 9
Việc sản xuất thủy tinh lần tiên phong hiện còn lưu được chứng tích là ở Ai Cập khoảng chừng năm 2000 trước công nguyên, khi đó thủy tinh được sử dụng như là men màu cho nghề gốm và những loại sản phẩm khác. Trong thế kỷ 1 trước công Nguyên kỹ thuật thổi thủy tinh đã tăng trưởng và những thứ trước kia là hiếm và có giá trị đã trở thành thông thường. Trong thời kỳ đế quốc La Mã ( đế chế La Mã ) rất nhiều mô hình thủy tinh đã được tạo ra, đa phần là những loại bình và chai lọ. Thủy tinh khi đó có màu xanh lá cây vì tạp chất sắt có trong cát được sử dụng để sản xuất nó. Thủy tinh ngày này nói chung có màu hơi ánh xanh lá cây, sinh ra cũng bởi những tạp chất như vậy .Các vật phẩm làm từ thủy tinh từ thế kỷ 7 và thế kỷ 8 đã được tìm thấy trên hòn đảo Torcello gần Venice. Các mô hình này là link quan trọng giữa thời La Mã và sự quan trọng sau này của thành phố đó trong việc sản xuất thủy tinh. Khoảng năm 1000 sau Công nguyên, một nâng tầm quan trọng trong kỹ thuật đã được tạo ra ở Bắc Âu khi thủy tinh sô đa được sửa chữa thay thế bằng thủy tinh làm từ những nguyên vật liệu có sẵn hơn : bồ tạt thu được từ tro gỗ. Từ thời gian này trở đi, thủy tinh ở khu vực phía bắc châu Âu có sự sai khác rõ nét với thủy tinh ở khu vực Địa Trung Hải, là khu vực mà sô đa vẫn được sử dụng đa phần .Thế kỷ 11 được cho là điển hình nổi bật, tại Đức, giải pháp mới sản xuất thủy tinh tấm đã sinh ra bằng những quả cầu để thổi, sau đó chuyển nó sang thành những hình tròn trụ tạo hình, cắt chúng khi đang còn nóng và sau đó dát phẳng thành tấm. Kỹ thuật này đã được hoàn thành xong vào thế kỷ 13 ở Vênidơ .Cho đến thế kỷ 12 thủy tinh đốm ( có nghĩa là thủy tinh với những vết màu, thường thì là sắt kẽm kim loại ) đã không được sử dụng thoáng rộng nữa .Trung tâm sản xuất thủy tinh từ thế kỷ 14 là Vênidơ, ở đó người ta đã tăng trưởng nhiều công nghệ tiên tiến mới để sản xuất thủy tinh và trở thành TT xuất khẩu có lãi những đồ đựng thức ăn, gương và nhiều đồ xa xỉ khác. Sau đó, một số ít thợ thủy tinh của Vênidơ đã chuyển sang những khu vực khác như Bắc Âu và việc sản xuất thủy tinh đã trở nên thông dụng hơn .
Công nghệ thủy tinh Crown đã được sử dụng cho đến giữa những năm 1800. Trong công nghệ tiên tiến này, ống thổi thủy tinh hoàn toàn có thể xoay tròn khoảng chừng 9 pound ( khối lượng ) ( 4 kg ) thủy tinh lỏng tại phần cuối của ống cho đến khi nó được làm phẳng thành đĩa đường kính khoảng chừng 5 ft ( 1,5 m ). Đĩa sau đó được cắt thành tấm chữ nhật. Thủy tinh của người Vênidơ là cao giá giữa thế kỷ 10 và thế kỷ 14 do tại họ giữ được tuyệt kỹ. Khoảng năm 1688, công nghệ tiên tiến đúc thủy tinh đã được tăng trưởng, dẫn tới việc sử dụng nó như một vật tư thông dụng. Sự ý tưởng ra máy ép thủy tinh năm 1827 được cho phép sản xuất hàng loạt những vật phẩm từ thủy tinh rẻ tiền hơn .Phương pháp ống xy lanh được phát kiến bởi William J. Blenko trong những năm đầu của thập niên 1900 .Thủy tinh nghệ thuật và thẩm mỹ nhiều lúc được tạo ra bằng chiêu thức khắc acid hay bằng những chất ăn mòn khác ( tạo ra hình thiết yếu trên mặt phẳng thủy tinh ). Thông thường nó được tạo ra bởi những nghệ nhân sau khi thủy tinh được thổi hay đúc. Trong những năm 1920 giải pháp mới để khắc acid theo khuôn đã được phát kiến, theo đó những tác phẩm nghệ thuật và thẩm mỹ được khắc trực tiếp trên khuôn, do đó mỗi một lượt đúc đã tạo ra hình ảnh trên mặt phẳng thủy tinh. Điều này làm giảm chi phí sản xuất và phối hợp với việc sử dụng thoáng rộng của những loại thủy tinh màu đã tạo ra những loại sản phẩm thủy tinh rẻ tiền trong những năm 1930, sau này được biết đến như là thủy tinh thời kỳ suy thoái và khủng hoảng .
ản xuất chai thủy tinh bằng công nghệ tiên tiến tân tiếnản xuất chai thủy tinh bằng công nghệ hiện đại
Ngày nay, tại nhiều quốc gia, bao gồm cả Hoa Kỳ, việc thu thập đá vỏ chai bị pháp luật ngăn cấm ở một vài nơi.
Bàn cờ vua bằng thủy tinh.
Vì thủy tinh là một vật tư cứng và không hoạt hóa nên nó là một vật tư rất có ích. Rất nhiều vật dụng trong mái ấm gia đình làm từ thủy tinh. Cốc, chén, bát, đĩa, chai, lọ v.v hoàn toàn có thể được làm từ thủy tinh, cũng như bóng đèn, gương, màn hình hiển thị máy tính và ti vi, hành lang cửa số. Trong phòng thí nghiệm để làm những thí nghiệm trong hóa học, sinh học, vật lý và nhiều nghành khác, người ta sử dụng bình thót cổ, ống thử, lăng kính và nhiều dụng cụ thiết bị khác được làm từ thủy tinh. Đối với những ứng dụng này, thủy tinh silicat bo ( như Pyrex ) thường được sử dụng vì sức bền và thông số co và giãn nhiệt thấp, giúp cho nó chống lại tốt hơn so với sự sốc nhiệt và cho phép đo đạc đúng chuẩn hơn khi làm nóng và làm nguội những thiết bị. Đối với phần nhiều những ứng dụng có nhu yếu cao, thủy tinh thạch anh được sử dụng, mặc dầu rất khó thao tác với nó. Phần lớn thủy tinh như thế này được sản xuất hàng loạt bằng những công nghệ tiên tiến khác nhau, nhưng phần lớn những phòng thí nghiệm lớn cần rất nhiều những loại đồ thủy tinh khác nhau cho nên vì thế họ vẫn giữ ống thổi thủy tinh trong văn phòng. Thủy tinh từ núi lửa, như đá vỏ chai, đã được sử dụng từ lâu để tạo ra những công cụ bằng đá và kỹ thuật đập đá lửa hoàn toàn có thể thuận tiện tạo ra chất bất trị của natri với sự tương thích với thủy tinh sản xuất hàng loạt thời nay .
Thủy tinh được tạo hình khi nó đang nóng chảy hoặc biến mềm, do đó những phế liệu có đặc thù gần giống đặc thù mẫu sản phẩm cần tạo đều hoàn toàn có thể tái chế ( nấu chảy và tạo hình lại ). Ở những xí nghiệp sản xuất lớn sản xuất thủy tinh, hầu hết đều dùng lò bể, là một loại lò hoàn toàn có thể nấu liên tục. Người ta hạn chế tối đa việc dừng lò bởi mỗi lần như vậy, lượng thủy tinh còn thừa ( chiếm khoảng chừng 20-30 % thể tích lò ) sẽ đông cứng, co lại và tàn phá lớp gạch chịu lửa xây lò và ảnh hưởng tác động đến kết cấu thành lò. Chi tiêu xây gạch mới và nguyên vật liệu cung ứng cho quy trình nâng nhiệt của lò đến nhiệt độ nấu thủy tinh sẽ rất lớn. Chính điều đó dẫn đến việc có một số ít thủy tinh thành phẩm nhưng cũng được đưa vào tái chế ( nấu lại ). Điều này xảy ra tại những nhà máy sản xuất thủy tinh lớn chẳng may hàng bán không chạy, mà hàng tồn dư lại trong kho quá nhiều ; nếu liên tục sản xuất mới sẽ không có chỗ chứa. Biện pháp giải quyết và xử lý là đập vỡ thành phẩm, đem qua lò nấu lại, mục tiêu là để duy trì sự hoạt động giải trí của lò .
Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]
Thủy tinh trong suốt, không màu, không mùi, không vị, có hình dạng nhất định
