Công nghệ silicat - thủy tinh

Thủy tinh, đôi khi trong dân gian còn được gọi là kính hay kiếng, là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha trộn thêm các tạp chất để có tính chất theo ý muốn.Trong vật lý học, các chất rắn vô định hình thông thường được sản xuất khi một chất lỏng đủ độ nhớt 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....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ silicat - thủy tinhThủy tinh, đôi khi trong dân gian còn được gọi là kính hay kiếng, là một chất rắn vôđịnh hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha trộn thêm các tạp chất để có tínhchất theo ý muốn.Trong vật lý học, các chất rắn vô định hình thông thường được sản xuất khi một chấtlỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh rất nhanh, vì thế không có đủ thời gian để các mắt lướitinh thể thông thường có thể tạo thành. Thủy tinh cũng được sản xuất như vậy từ gốcsilicát.Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện bình thường, thủy tinh là một chất trong suốt,tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ hóa học và không hoạt động xét về phương diệnsinh học, có thể tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn. Tuy nhiên, thủy tinh rất dễ gãyhay vỡ thành các mảnh nhọn và sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách độtngột. Tính chất này có thể giảm nhẹ hay thay đổi bằng cách thêm một số chất bổ sungvào thành phần khi nấu thủy tinh hay xử lý nhiệt.Thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong xây đựng, làm đồ chứa (chai, lọ, cốc, chén, ly,tách v.v)Tính chấtThủy tinh trong suốt,không gỉ, cứng nhưng dễ vỡ. Thủy tinh không cháy,không hút ẩmvà không bị a xít ăn mòn.Truyền sángMột trong những đặc trưng rõ nét nhất của thủy tinh thông thường là nó trong suốt đốivới ánh sáng nhìn thấy, mặc dù không phải mọi vật liệu thủy tinh đều có tính chấtnhư vậy do phụ thuộc vào tạp chất. Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạtử ngoại và hồng ngoại thay đổi tùy theo việc lựa chọn tạp chất.Ánh sáng nhìn thấyTính trong suốt của thủy tinh trong ánh sáng nhìn thấy là do sự vắng mặt của trạngthái chuyển tiếp của các điện tử trong khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, vàtrạng thái này là thuần nhất trong mọi bước sóng hơn là chỉ trong khoảng bước sóngcủa ánh sáng nhìn thấy (sự không thuần nhất làm cho ánh sáng bị tán xạ, làm tán xạhình ảnh được truyền qua)..Tử ngoạiThủy tinh thông thường không cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm, hay tia cựctím (UV) đi qua. Có điều này vì sự bổ sung của các hợp chất như tro sô đa (cacbonatnatri). Thủy tinh thuần SiO2 (còn gọi là thủy tinh thạch anh) không hấp thụ tia cực tímvà nó được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ trong suốt trong khoảng bướcsóng này, mặc dù nó đắt hơn thủy tinh thường. Có thể pha thêm xêri vào thủy tinh đểtăng việc hấp thụ tia cực tím (các bức xạ ion hóa nguy hiểm về mặt sinh học).Hồng ngoạiThủy tinh có thể sản xuất đến mức độ tinh khiết mà hàng trăm kilômét thủy tinh vẫnlà trong suốt ở bước sóng hồng ngoại trong các sợi cáp quang. Một lượng lớn sắtđược sử dụng trong thủy tinh có khả năng hấp thụ nhiệt, chẳng hạn như các tấm lọchấp thụ nhiệt cho các máy chiếu phim.Chiết suấtChiết suất của thủy tinh có thể thay đổi khi có các thành phần khác thêm. Thủy tinh cóchứa chì, chẳng hạn như chì tinh thể hay thủy tinh đá lửa, là rực rỡ hơn vì nó làmtăng chiết suất và sinh ra sự lấp lánh có thể nhận thấy rõ hơn.nhiệt độ nóng chảyNhư mọi chất rắn vô định hình, thủy tinh không có điểm nóng chảy nhất định. Natrinói chung được thêm vào để hạ nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh. Sự bổ sung sô đahay bồ tạt đôi khi còn hạ nhiệt độ nóng chảy xuống thấp hơn.Độ dẫn điệnĐộ dẫn điện và độ dẫn nhiệt của thủy tinh có thể thay đổi khi thêm bo, chẳng hạnnhư ở Pyrex.Lịch sửCác loại thủy tinh có nguồn gốc tự nhiên, gọi là các loại đá vỏ chai, đã được sử dụngtừ thời kỳ đồ đá. Chúng được tạo ra trong tự nhiên từ các nham thạch (magma) núi lửa.Người nguyên thủy dùng đá vỏ chai để làm các con dao cực sắc.Hình ảnh thổi thủy tinh thế kỷ 9Việc sản xuất thủy tinh lần đầu tiên là ở Ai Cập khoảng năm 2000 trước côngnguyên, khi đó thủy tinh được sử dụng như là men màu cho nghề gốm và các mặt hàngkhác. Trong thế kỷ 1 trước công nguyên kỹ thuật thổi thủy tinh đã phát triển và nhữngthứ trước kia là hiếm và có giá trị đã trở thành bình thường. Thủy tinh khi đó có màuxanh lá cây vì tạp chất sắt có trong cát được sử dụng để sản xuất nó. Thủy tinh ngàynay nói chung có màu hơi ánh xanh lá cây, sinh ra cũng bởi các tạp chất như vậy..Thủy tinh nghệ thuật đôi khi được tạo ra bằng phương pháp khắc axít hay bằng cácchất ăn mòn khác (tạo ra hình cần thiết trên bề mặt thủy tinh). Thông thường nóđuyược tạo ra bởi các nghệ nhân sau khi thủy tinh được thổi hay đúc. Trong nhữngnăm 1920 phương pháp mới để khắc axít theo khuôn đã được phát kiến, theo đó các tácphẩm nghệ thuật được khắc trực tiếp trên khuôn, vì thế mỗi một lượt đúc đã tạo rahình ảnh trên bề mặt thủy tinh. Điều này làm giảm chi phí sản xuất và kết hợp vớiviệc sử dụng rộng rãi của các loại thủy tinh màu đã tạo ra các sản phẩm thủy tinh rẻtiền trong những năm 1930, sau này được biết đến như là thủy tinh thời kỳ suy thoái.Sản xuất chai thuỷ tinh bằng công nghệ hiện đạiQui trình sản xuất thủy tinh:Ứng dụngBàn cờ vua bằng thủy tinh.Vì thủy tinh là một vật liệu cứng và không hoạt hóa nên nó là một vật liệu rất có ích.Rất nhiều đồ dùng trong gia đình làm từ thủy tinh. Cốc, chén, bát, đĩa, chai, lọ v.v cóthể được làm từ thủy tinh, cũng như bóng đèn, gương, ống thu hình của màn hình máytính và ti vi, cửa sổ. Trong phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm trong hóa học, sinhhọc, vật lý và nhiều lĩnh vực khác, người ta sử dụng bình thót cổ, ống thử, lăng kínhvà nhiều dụng cụ thiết bị khác được làm từ thủy tinh. Đối với các ứng dụng này, thủytinh silicat bo (như Pyrex) thường được sử dụng vì sức bền và hệ số giãn nở nhiệtthấp, tạo cho nó sự chống lại tốt hơn đối với các sốc nhiệt và cho phép đo đạc chínhxác hơn khi làm nóng và làm nguội các thiết bị. Đối với phần lớn các ứng dụng có yêucầu cao, thủy tinh thạch anh được sử dụng, mặc dù rất khó làm việc với nó. Phần lớnthủy tinh như thế này được sản xuất hàng loạt bằng các công nghệ khác nhau, nhưngđa phần các phòng thí nghiệm lớn cần rất nhiều các loại đồ thủy tinh khác nhau vì thếhọ vẫn giữ ống thổi thủy tinh trong văn phòng. Thủy tinh từ núi lửa, như đá vỏ chai, ...