Один из самых распространенных материалов в нашей повседневности — стекло. Люди научились делать его значительно раньше, чем металл. Познавательные факты помогут больше узнать о стекле.

У стекла уникальные свойства

Энциклопедия Britannica определяет стекло как неорганический, плотный , хрупкий и прозрачный материал. Он обладает редким свойством — непроницаемостью для природных элементов. Смесь неорганических составляющих стекла плавится при высоких температурах, затвердевает при охлаждении, но при этом не кристаллизуется.

Стеклу присущи физико-химические свойства твердого тела и сверхвязкой жидкости. Основные характеристики материала:

• прозрачность;
• отражательная способность;
• стойкость к агрессивным средам;
• декоративность.

В зависимости от химического состава сырья стеклу обеспечивают различную плотность. При необходимости ему придают жаростойкость, биоактивность, электропроводность.

У стекла тысячелетняя история

Если железные орудия человек стал создавать на рубеже II–I тысячелетия до н. э., то стекло научился делать на несколько тысячелетий раньше, как сообщает сайт истории происхождения и изготовлении стекла History of Glass. Но и до этого человечество использовало природное стекло из вулканической лавы (обсидиан) для изготовления наконечников стрел, копий, ножей.

Древнеримский писатель Плиний Старший предполагал, что первое стекло было случайно создано около 5 тыс. лет до н. э. Стеклянный слиток, по легенде, нашли на месте очага, который был сложен из соды на песке. Археологические находки стеклянных изделий в древних цивилизациях Месопотамии и Египта датируются около 3 500 лет до н. э. Это печать из прозрачного стекла, бусины, небольшие сосуды для благовоний.

Сода, песок и известь — основа стекла

Из чего делают стекло? Классический состав самого распространенного силикатного стекла включает кварцевый песок, соду и известь в определенных пропорциях:

• Из очищенного кварцевого песка добывают диоксид кремния. Эта основа составляет 70–75% смеси.
• Сода (оксиды щелочных металлов) — не более 17%. Она придает смеси податливость к плавке. Смесь только из песка и соды позволяет получить жидкое стекло, которое растворяется в воде.
• Известь (карбонат кальция) — 12–16%. Этот компонент придает блеск и стойкость стеклу, делает его нерастворимым в воде.

Для придания материалу особых свойств в базовый состав добавляют различные красители и химические вещества. Смесь измельчают и отправляют в плавильные печи. При температуре от 700 до 2 500 °С она превращается в однородную жидкую аморфную массу. Её выливают в формы, где она остывает и превращается в нужные изделия.

Вид зависит от стеклообразующих веществ

При создании стекла применяют разные стеклообразующие вещества. От этого зависят его разные виды:

• Силикатное стекло — самый известный и широко распространенный вид.
• Кварцевое стекло. Применяют для изготовления ламп и точных деталей механизмов.
• Боросиликатное стекло, из которого делают лабораторную посуду.
• Свинцовое стекло, известное как хрусталь.

Разный по видам и качеству материал применяют в строительстве, для изготовления бытовых предметов, художественных изделий, посуды. Особые стекла требуются в оптических приборах. Стекло можно заточить до молекулярного уровня, что необходимо для изготовления инструментов повышенной точности, которые используют, например, в микрохирургии.

Стекло может быть жидким

Что такое жидкое стекло? Это щелочной раствор силикатов натрия или калия, которые получают при сплаве песка и соды. Хорошо известный всем вид жидкого стекла — силикатный клей. Жидкое стекло может быть разной плотности и вязкости. Это зависит от концентрации раствора, соотношения основных компонентов и температуры.

Жидкое стекло находит широкое применение в промышленности и строительстве. Его используют:

• При изготовлении кислотоупорного и гидроупорного цемента и бетона.
• Для укрепления слабых грунтов под строительство, в буровых работах.
• В сочетании с песком из жидкого стекла изготовляют формы, в которых отливают металлические изделия.

Кроме того, жидким стеклом пропитывают ткани. С ним изготовляют огнеупорные краски и покрытия.

Изготавливают особо прочное стекло

Обычное стекло хрупкое, с ним обращаются осторожно. Но для окон, дверей, автомобилей и многих других изделий в разных сферах требуется прочное стекло. Существует два основных вида противоударного стекла — закаленное и триплекс.

Для производства закаленного стекла применяется особая технология термообработки. При этом стекло нагревают до 650–680 °С, после чего равномерно охлаждают. После такой закалки стекло становится необычайно прочным, его не удастся разбить просто так. Но если оно и разбивается при значительных усилиях, то не рассыпается на мелкие острые осколки и опасности не представляет.

Триплекс делают из двух и более слоев стекла, которые склеивают специальной плёнкой. Его тоже сложно разбить, а осколки после разбивания удерживаются на плёнке и не рассыпаются. Триплекс особенно востребован в производстве лобовых стекол для автомобилей.

Работа со стеклом требует навыков

Стекла часто требуют подгонки под размеры оконных рам, фоторамок и более сложных декоративных элементов. Как резать стекло? Это делают с помощью стеклореза — инструмента с режущим алмазным элементом. Алмаз тверже стекла и прорезает на нём линии, по которым затем отламываются лишние части.

Работать следует на ровной поверхности, линии проводить с помощью особой линейки или по шаблону, который подкладывают под стекло. Место предстоящего разреза следует смазать смесью машинного масла и керосина (1:1). Некоторые стеклорезы для этого снабжены специальными емкостями в рукоятке.

После проведения линий стеклорезом стекло осторожно ломают по ним, удаляя лишнее руками или плоскогубцами. Работа требует осторожности и навыков.

Стекло можно перерабатывать

В бытовых отходах много битого стекла. Сколько разлагается стекло? По утверждению сайта Techni Glass, стекло — один из самых долговечных искусственных материалов. В природной среде оно может разлагаться до 1 млн лет.

Но стекло на 100% подлежит вторичной переработке. Причём это можно делать бесконечное множество раз, качество материала, его чистота и прозрачность от этого не меняются. В зависимости от вида стеклянного боя для его плавления применяют температуры от 1 200 до 1 800 °С. При этом известно, что вторичная переработка стекла требует энергии на 40% меньше, чем при первичном изготовлении.

Стекло — один из первых искусственных материалов, созданных человеком. С тех пор тысячи лет он ему исправно служит в самых различных бытовых и профессиональных сферах.