Как сделать стекло для детей
Добавил пользователь Alex Обновлено: 04.10.2024
Давным-давно, за миллионы лет до появления первого человека, стекло уже существовало. А образовалось оно из сначала раскалённой, а затем остывшей лавы, вырвавшейся на поверхность из вулканов.
Это природное стекло называется сейчас обсидианом. Но использовать его, например для изготовления окон, нельзя, потому что оно грязно-серого цвета и сквозь него абсолютно ничего не видно.
Так как же появилось прозрачное стекло? Может быть, люди научились его отмывать? Увы, природное стекло грязное не снаружи, а изнутри, поэтому здесь не помогут никакие даже самые современные моющие средства.
Об истории изготовления стекла, похожего на современное, существует множество легенд. Но все они очень однообразны и говорят о том, что путешественники, не имея под рукой камней для очага, использовали вместо них куски природной соды. Причём происходило это в пустыне или на берегу водоёма, там, где обязательно был песок. И вот под воздействием огня сода и песок плавились, образуя стекло. Люди долго в эти легенды верили. Но совсем недавно выяснилось, что всё это неправда, потому что жара от костра для такого сплава недостаточно.
Когда появилось первое окно
Производить стекло люди начали более 5000 лет назад в Египте. Правда, и тогда оно прозрачным не было, из-за того, что в песке попадались посторонние примеси. Поэтому стекло имело зелёный или синий оттенок. Постепенно в Египте научились от этого оттенка избавляться. Судя по раскопкам, первыми стеклянными изделиями стали бусы. Чуть позже расплавленным стеклом стали покрывать поверхность посуды. А чтобы научиться делать её саму из стекла, понадобилось ещё 2000 лет.
Позже, уже за пределами Востока, при римском императоре Тиберии, — родившемся в 42 году до нашей эры, один из мастеровых открыл секрет небьющегося стекла. Тиберий, боявшийся, что доход от продажи стекла из-за этого резко уменьшится, приказал изобретателя казнить.
Раньше всех начали изготавливать пусть не очень прозрачные, но уже настоящие оконные стекла древние римляне. Они поняли: чтобы сделать окна, нужна элементарная конструкция, состоящая из рамы и стекла. Первое окно и появилось именно в Римской империи, в городе Помпеи. Оно представляло собой стекло, вставленное в бронзовую раму. Располагалось это окно в предбаннике общественных купален.
Венецианские шпионы и стекольное производство
Предмет роскоши
Но усовершенствование стекла продолжалось и позже. Пришло время, и люди придумали покрывать его специальным составом — амальгамой, так появились стеклянные зеркала.
Правда, первые зеркала изготавливались в глубокой древности не из стекла. Это были отполированные камни, в основном пирит и обсидиан. Самое старое подобное зеркало, изготовленное 7500 лет назад, археологи раскопали на территории Турции. Позже зеркала делались из тщательно отполированных металлов: бронзы, серебра или золота.
Но, ни каменные, ни металлические зеркала не передавали света, так что ни одна женщина не имела возможности ни радоваться своему румянцу, ни огорчаться собственной бледности.
В XIV веке зеркала стоили огромных денег, и покупать их могли лишь королевские особы и другие очень богатые люди. Наличие в доме зеркал вообще, а также их количество, величина и отделка служили мерилом благополучия.
Наденьте, пожалуйста, зеркало
Но в зеркала тогда не только смотрелись, их ещё и… носили. Первыми ввести эту моду осмелились знатные немецкие дамы. Затем с маленькими зеркалами на своих костюмах начали появляться в обществе и мужчины.
Тогда же французская королева Анна Австрийская появилась на балу в ослепительном платье. Оно действительно ослепляло, потому что было густо усыпано кусочками зеркал, которые ярко сияли от света свечей. Муж Анны, король Людовик XIV, установил в своём дворце более 300 огромных зеркал, что обошлось казне в очень серьёзную сумму.
На Руси производство стекла началось тысячу лет назад в небольших мастерских. А в 1635 году под Москвой был построен первый стекольный завод. Там изготавливали стекло для окон и посуду, которая пользовалась огромным спросом. В 1669 году в подмосковном селе Измайлове был возведён второй стекольный завод, на котором также производили посуду.
Особое внимание на производство стекла обратил Пётр I. При нём, опять же под Москвой, появилось ещё четыре подобных завода.
В 1753 году в принадлежащей ему усадьбе Усть-Рудица Михаил Ломоносов приказал построить фабрику цветного стекла. Такая возможность появилась лишь после разработки в России специальных технологий. При этом предприятии была организована и школа художников, которых учили искусству мозаики.
Пилят, как дерево
Раньше рабочим инструментом для изготовления бутылок были лёгкие рабочих. В 1894 году американец Майкл Оуэнс изобрёл автоматическую машину для производства стеклянной тары. Это привело и к резкому увеличению производства. и к его удешевлению.
Бельгиец Фурко изобрёл в 1905 году способ вертикального вытягивания из печи стеклянного полотна постоянной ширины. В 1914-м ещё один бельгиец, Эмиль Бишеруа, этот метод усовершенствовал.
Сейчас на земном шаре производится около 17 миллионов тонн листового стекла. Больше всего хрупкого материала используется в строительной индустрии. Основная его часть используется на остекление зданий и транспорта. Треть уходит на производство бутылок и банок. Лабораторная посуда тоже почти полностью изготавливается из этого материала, ведь он химически нейтрален, а посему стеклу совершенно не страшны самые агрессивные смеси. Из него же делают специальную вату и, как ни странно, ткани. Их, разумеется, используют не в швейной промышленности, а для тепловой и электрической изоляции. Популярность стекла вызвана не только его особыми химическими и физическими свойствами, но и дешевизной необходимого для его изготовления сырья.
Несмотря на кажущуюся хрупкость, стекло легко поддаётся обработке. Используя специальные технологии, его пилят как обычное дерево. После того как изобрели специальный смачивающий раствор, отверстия в стёклах делают самыми обычными сверлами. Применяя резцы из очень твёрдой стали, можно обрабатывать стекло даже на токарном станке. А уж шлифовка и полировка этого материала — для специалистов вообще не проблема.
Журнал: Тайны 20-го века №27, июль 2013 года
Рубрика: Неизвестное об известном
Автор: Илья Бутман
Основной его состав довольно простой – кварцевый песок, сода и известь.
Однако стекло не получится, если все его компоненты просто смешать. Потому стекло выплавляют в специальных печах. Но кварцевый песок плавится при очень высокой температуре – 1700 градусов! Здесь-то и нужна сода. Ведь с ее помощью температуру плавления песка уменьшают вдвое.
Теперь ты знаешь, из чего делают стекло. Но известно немало занимательных фактов, связанных с ним. Например, такой: Мастера средневековой Венеции научились изготавливать особенно красивые и тонкие стеклянные изделия – посуду и украшения, которые стоили очень дорого. Чтобы другие не узнали секретов этого стекла, мастеров отправили на остров Мурано, где они стали жить отдельно от всех людей, не имея возможности с ними общаться. А слава мурановского стекла, которое мастера-стеклодувы делали на острове, шагнула далеко за пределы Венеции. Со временем стекло стали использовать не только в производстве посуды, украшений или зеркал.
Люди узнали, что изогнутое стекло может рассеивать или концентрировать световой луч. И научились делать линзы. Сегодня такие линзы из увеличительного стекла применяются в разных оптических приборах, от привычных всем очков до микроскопов и телескопов.
И когда ты вырастешь и станешь ученым – например, биологом или астрономом, то сможешь наблюдать в микроскоп за молекулами и атомами или с помощью телескопа увидишь дальние звезды и галактики.
Основной его состав довольно простой – кварцевый песок, сода и известь.
Однако стекло не получится, если все его компоненты просто смешать. Потому стекло выплавляют в специальных печах. Но кварцевый песок плавится при очень высокой температуре – 1700 градусов! Здесь-то и нужна сода. Ведь с ее помощью температуру плавления песка уменьшают вдвое.
Теперь ты знаешь, из чего делают стекло. Но известно немало занимательных фактов, связанных с ним. Например, такой: Мастера средневековой Венеции научились изготавливать особенно красивые и тонкие стеклянные изделия – посуду и украшения, которые стоили очень дорого. Чтобы другие не узнали секретов этого стекла, мастеров отправили на остров Мурано, где они стали жить отдельно от всех людей, не имея возможности с ними общаться. А слава мурановского стекла, которое мастера-стеклодувы делали на острове, шагнула далеко за пределы Венеции. Со временем стекло стали использовать не только в производстве посуды, украшений или зеркал.
Люди узнали, что изогнутое стекло может рассеивать или концентрировать световой луч. И научились делать линзы. Сегодня такие линзы из увеличительного стекла применяются в разных оптических приборах, от привычных всем очков до микроскопов и телескопов.
И когда ты вырастешь и станешь ученым – например, биологом или астрономом, то сможешь наблюдать в микроскоп за молекулами и атомами или с помощью телескопа увидишь дальние звезды и галактики.
Стекло представляет собой неорганический прочный, хрупкий, непроницаемый для природных элементов, прозрачный или полупрозрачный материал, который используется во многих областях нашей повседневной жизни. Талантливые стекольщики и дизайнеры Eraglass работают со стеклом каждый день, и его уникальные качества воспринимаются ими как должное. Вот несколько интересных фактов об этом материале.
Состав стекла
Стекло изготавливается из натурального сырья, которое плавится при очень высокой температуре. Основной ингредиент стекла – это песок, но, технически, главным составляющим является компонент песка – кварц, он же диоксид кремния (SiO2), кремнезем или кварцевый песок.
Кварц соединяется с другими ингредиентами, которые могут различаться. Это такие элементы, как:
- кальцинированная сода (карбонат натрия);
- доломит (минерал из класса карбонатов);
- известняк (карбонат кальция);
- стеклобой (вторичное стекло);
- иные химикаты (оксиды металлов, кобальт).
Стекло производится путем охлаждения расплавленных при температуре от +300 до +2500 °C компонентов, с достаточной скоростью, чтобы предотвратить образование видимых кристаллов. Одного песка достаточно для изготовления стекла, однако температура, необходимая для его плавления, будет намного выше. По этой причине сода добавляется в качестве модификатора. Известняк делает его более прочным. Оптимальный состав: около 75 % кремнезема, 10 % извести и 15 % соды.
Силикатное стекло
Композиции стекла разработаны таким образом, чтобы проявлять его различные физические, химические и оптические свойства. Разнообразие применения требует определенных типов стекла и производственных процессов. В промышленном производстве обычно используют несколько составов. Мы кратко остановимся на силикатном стекле.
Силикатное стекло – это обычное стекло, которое встречается повсеместно. Список изделий практически бесконечен: от посуды, объектов декора, очков, лабораторных сосудов, ламп накаливания, окон и до сотни других предметов, которые мы прямо или косвенно используем в нашей повседневной жизни.
- содово-известковое;
- калийно-известковое;
- калийно-свинцовое.
Промышленное стекло делится на строительное, техническое, электровакуумное, тарное, лабораторное, безопасное, оптическое, сортовое.
Структура стекла
Строение стекла еще окончательно не установлено. Есть расхождения даже между основной его массой и поверхностным слоем. Это связано с тем, что различные стекла имеют разный состав. Помимо этого на его структуру влияет технологический процесс.
Расположение атомов в стекле
Слева: кристаллическая форма, справа: аморфная форма.
Стекло имеет какой-то оттенок мистики – вероятно, из-за своего странного химического и физического поведения. Оно достаточно надежно, чтобы защитить нас, но может разбиться на тысячи осколков. Оно сделано из непрозрачного песка, но полностью прозрачно. И, пожалуй, самое поразительное – оно выглядит и ведет себя как твердое тело, но на самом деле это замаскированная форма странной жидкости. В результате его можно наливать, выдувать, прессовать и формовать.
Химия стекла
Химический состав стекла диктует его физические свойства и характеристики. В зависимости от основного компонента они бывают: оксидными, фторидными, сульфидными…
Оксидные
Являются одними из немногих твердых тел, которые пропускают свет в видимой области спектра. Существуют различные типы оксидного стекла. Название зависит от содержания различных окислов.
Среди оксидных стекол фосфатные и силикатные стекла являются двумя наиболее важными материалами, и они широко используются. По сравнению с силикатными стеклами фосфатные ограничены в применении, поскольку у них ниже температура стеклования. А силикатные обладают превосходной химической стойкостью.
Германатные — ближайшие аналоги силикатных. Высокая цена и небольшая химическая стойкость существенно ограничивают их применение. Имеют хорошее преломление и светопропускание. Используются для оптических приборов.
Боросиликатное стекло содержит не менее 5% оксида бора. Оно устойчиво к экстремальным температурам, а также к химической коррозии.
Эти свойства делают боросиликат идеальным для лабораторного употребления. Многие линзы для микроскопов и телескопов изготовлены из боросиликатного стекла.
Фторидные
Фторидные стекла и оптические волокна используются для изготовления поливолоконных систем передачи информации. Они имеют обширный диапазон спектрального пропускания, значительную радиационную стойкость и чувствительность. Кроме того, фторидные волокна можно использовать для направленной передачи световых волн в таких средах, как лазеры, что требуется для медицинских применений (в офтальмологии и стоматологии).
Сульфидные
Сульфидное (сульфидно-цинковое) стекло, получается при добавлении в стеклянную массу окиси железа и сульфида цинка, которые придают материалу разнообразные оттенки. Широко используется в изготовлении элементов декора, сувенирной продукции и посуды.
Стеклянные перегородки
Стеклянные ограждения
Стеклянные двери
Стеклянные душевые кабины
Стеклянные козырьки и навесы
Остекление коттеджей
Стеклянные крыши
Стеклянные лестницы
Стеклянные фасады
Особые виды стекла
Существуют различные виды стекла , используемые для разных целей. Развитие стекольной промышленности и производство многофункциональных стекол позволяют решать архитектурные задачи в строительных конструкциях Эрагласс, а также использовать возможности для специальных технических и научных применений.
Плоское стекло
Плоское или листовое стекло наиболее распространенно в окнах, дверях, автомобильных стеклах, зеркалах и солнечных панелях. Его изготавливают путем распределения жидкого стекла до желаемой толщины и охлаждения в конечный продукт. Затем его можно согнуть.
Стеклопакет объединяет несколько стеклянных панелей в единую оконную систему. Большинство имеют двойное или тройное остекление. Стеклянные листы в стеклопакетах разделены прокладкой и неподвижным слоем воздуха или вакуума.
Стеновые стеклоблоки
Стеклоблоки изготавливаются из двух разных половинок, они спрессовываются и отжигаются вместе в процессе плавления стекла. Они используются в архитектурных целях при строительстве стен, световых люков и т. д. Они обеспечивают эстетичный внешний вид при прохождении света.
Бронированное
Пуленепробиваемое стекло имеет множество применений в различных отраслях промышленности, включая строительство. Оно делается из многослойного стекла, изготовленного по особой технологии. Бронированное стекло используется в зданиях, требующих безопасности, таких как ювелирные магазины, банки и посольства.
Кварцевое
Это однокомпонентный материал, который является одним из самых ценных материалов для науки и промышленности. Сырье – природный кристалл, добываемый из земли в виде горного хрусталя или пегматитового кварца. Его измельчают до мелкозернистого гранулята и расплавляют. Используется для изготовления деталей точной механики (кварцевые часы), колб ультрафиолетовых ламп, контейнеров химических реагентов, оборудования лабораторий.
Стеклокерамика
Стеклокерамика была разработана на заводе Corning и имеет общие свойства стекла и поликристаллических материалов. Изначально использовалась в зеркалах и креплениях астрономических телескопов. Стала известной благодаря стеклокерамическим варочным панелям, а также посуде и высокопроизводительным отражателям для цифровых проекторов.
Светочувствительные стекла
Фоточувствительное стекло, также известное как фотоструктурированное или светочувствительное, представляет собой кристально чистое стекло, принадлежащее к семейству литий-силикатных. Предоставляет возможность получить изображение путем образования микроскопических металлических частиц в стекле после воздействия электромагнитного излучения. Является очень перспективным материалом для производства компонентов сложных микросистем.
Стекловолокно
Расплавленное стекло пропускается через сверхтонкие отверстия, создавая стеклянные нити. Затем их можно сплести в крупные образцы материала или оставить в пухлом веществе, используемом для тепло- или звукоизоляции. Изделия из стекловолокна включают монтажные платы, плавательные бассейны, двери, доски для серфинга, спортивное оборудование, корпуса лодок и внешние автомобильные детали.
Жидкое стекло
Покрытие на основе кремния или жидкое стекло, пожалуй, самый важный нанотехнологический продукт. Оно заполняет поры и недостатки, и может защитить любую поверхность от любого повреждения, такого как вода, ультрафиолетовое излучение, грязь, жара и бактериальные инфекции. Воздухопроницаемое покрытие имеет толщину в 500 раз тоньше человеческого волоса.
Хрусталь
Свинцовое хрустальное стекло – это особый вид стекла, который используется для изготовления различных декоративных элементов. При резке материала оптическое явление полного внутреннего отражения происходит очень резко, и, таким образом, создается приятный ослепительный блеск.
Богемское
Часто называется богемским хрусталем. Это стекло, производимое в регионах Чехии и Силезии. Оно имеет многовековую историю признания во всем мире за его высокое качество, мастерство, красоту и инновационный дизайн. Особенности: ручная резка, гравировка, выдувное и окрашенное декоративное стекло.
Стекло является одним из тех волшебных материалов, которые мы считаем само собой разумеющимися, но оно неуклонно служит цели, для которой предназначено, при условии, что вы используете его с осторожностью!
Читайте также: