BÀI GIẢNG VỀ CÔNG NGHỆ THỦY TINH

Ngày nay thủy tinh là một trong những vật liệu quan trọng nhất. Vậy mà cách đây trên 150 năm nó được sản xuất chỉ dưới dạng những vật dụng thông thường (tuy nó được con người biết đến khoảng 5-6 nghìn năm về trước, mà cũng có thể lâu hơn ). Trong các ngành kỹ thuật thủy tinh được sử dụng rất ít, không đáng kể. Trong lĩnh vực quang học chỉ là mở đầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI GIẢNG VỀ CÔNG NGHỆ THỦY TINH 1 BÀI GIẢNG VỀ CÔNG NGHỆ THỦY TINH ☺ 2 Ý nghĩa và vai trò của sản phẩm thủy tinh Ngày nay thủy tinh là một trong những vật liệu quan trọng nhất. Vậy mà cách đây trên 15 0 năm nó được sản xuất chỉ dưới dạng những vật dụng thông thường (tuy nó được con người biết đến khoảng 5-6 nghìn năm về trước, mà cũng có thể lâu hơn ). Trong các ngành kỹ thuật thủy tinh được sử dụng rất ít, không đáng kể. Trong lĩnh vực quang học chỉ là mở đầu. Cùng với sự phát triển của thiên văn học, sinh vật học, động vật học, thực vật học, y học …Công nghệ thủy tinh phát triển đảm bảo cung cấp các chi tiết quang học phức tạp, các thiết bị chứa đựng rẻ, thực tế và vệ sinh. Việc phát minh ra bóng đèn đã bắt đầu sự phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật điện chân không, ngành mà nếu thiếu thủy tinh không hiểu sẽ như thế nào. Ngoài bóng đèn còn các loại đèn ống, bình cho ngành điện tử, màn hình tivi, máy vi tính… Thủy tinh được sử dụng rộng khắp trong sản xuất kính lọc, kính hấp thụ hoặc cho qua các bức xạ cứng, đèn tín hiệu, thiết bị quang học… Sự phát triển kỹ thuật rơngen, vật lí hạt nhân đòi hỏi phải có loại thủy tinh hoặc cho qua hoặc hấp thụ tia rơngen, tia neutron… Vào nửa đầu thế kỷ 20 công nghiệp quang học mở đầu đòi hỏi cung cấp các loại thủy tinh làm các chi tiết khác nhau cho công nghiệp và nghiên cứu khoa học ( quang phổ kế, kính thiên văn …). Loại thủy tinh này yêu cầu độ đồng nhất hoàn hảo, chiết suất chính xác, bề mặt chất lượng cao. Với những yêu cầu như vậy cần thiết phải giải quyết không chỉ về thành phần thủy tinh mà kèm theo quá trình nấu, tạo hình, hấp ủ, phân loại. Những năm sau này phát triển loại thủy tinh đặc biệt có độ bền axit, độ bền kiềm cao phục vụ cho các ngành công nghiệp hóa. Từ thủy tinh này được sản xuất không chỉ các thiết bị khác nhau cho các phòng thí nghiệm mà còn sử dụng trong sản xuất thiết bị chưng cất, trích ly, xyclon thủy lực …và nhiều loại khác nữa. Trong nhiều trường hợp thủy tinh thay thế cho kim loại màu, cho nên nó có nghĩa kinh tế to lớn trong kỹ thuật dụng cụ Thủy tinh còn có í nghĩa hơn trong ngành xây dựng: Những tấm panen có tất cả các tính chất phù hợp: Khối lượng thể tích nhỏ, độ bền cao, cách nhiệt cách âm tốt. Những tính chất tốt đẹp này còn thể hiện rõ nét hơn ở thủy tinh bọt. Các tấm panen từ thủy tinh màu đã mở ra khả năng mới trong ngành kiến trúc, giải quyết hình thức bên ngoài của các công trình. Sợi thủy tinh cùng với tính cách nhiệt, cách âm, cách điện chiếm vị trí đáng kể trong công nghiêp. Sợi thủy tinh kết hợp với chất dẻo hữu cơ tạo ra một loại sản phẩm mới – Thủy tinh thép – Thủy tinh thép bền như thép nhưng nhẹ hơn 4 lần. Thủy tinh thép thay thế gỗ, kim loại đen, kim loại màu. Sợi thủy tinh sử dụng làm cáp sợi quang, trong ngành dệt với nhiều mặt hàng khác nhau. Một nhược điểm của thủy tinh đó là tính giòn. Bằng các biện pháp nhiệt, hóa, người ta làm bền thủy tinh và tăng độ bền uốn đến giá trị 100-200kG/mm2. Đó là các loại thủy tinh an toàn dùng trong xe ô tô, máy bay an toàn … Giải quyết độ bền bằng con đường kết tinh được sản phẩm thủy tinh kết tinh hay còn gọi là “vật liệu đa tinh thể có nguồn gốc từ thủy tinh” (vật liệu này ở Nga gọi là Sitan, ở Mỹ là pyroceram, ở Nhật là neoceram …) có độ bền lớn hơn thủy tinh thông thường 4-10 lần, chịu sự thay đổi nhiệt độ đột ngột đến 10000C. Nghiên cứu cấu trúc của thủy tinh giúp việc phát triển loại thủy tinh đặc biệt: Kính laze, kính lọc quang học, kính có khả năng hấp thụ nhỏ trong ngành điều khiển từ xa … Giúp cho sự phát triển các ngành khoa học kỹ thuật. 3 Trong ngành điện kỹ thuật các loại thủy tinh cách ly mà các tính chất của nó còn hơn cả loại sứ cách ly tốt nhất. Hay các loại thủy tinh bán dẫn trên cơ sở dùng V2O5, S, Se, U, Sb … trong thành phần đã mở rộng nghĩa thủy tinh ban đầu – Thủy tinh là sản phẩm vô cơ chứ không chỉ bó hẹp là sản phẩm silicat. Chương 1: Trạng thái thủy tinh của vật chất và cấu trúc của thủy tinh silicát. 1.1 Khái niệm chung về trạng thái thủy tinh. Vật chất tồn tại trong tự nhiên dưới 3 hình thức tập hợp: Khí, lỏng và rắn. Trạng thái khí có 2 dạng tồn tại khác nhau: Khí thường và khí ion hóa (plasma). Trạng thái lỏng cũng có 2 dạng: Lỏng thường và lỏng kết tinh. Trạng thái rắn cũng có 2 dạng tồn tại: Tinh thể và vô định hinh. Vật thể rắn vô định hình thường gặp ở dạng bột, màng, gel, nhựa và thủy tinh. Các vật thể thủy tinh thường được xem như có vị trí trung gian giữa vật thể kết tinh và vật thể lỏng: Chúng có những tính chất cơ học tương tự như vật rắn kết tinh. Còn sự bất đối xứng trong cấu trúc gây ra sự đẳng hướng lại làm cho nó giống vật thể lỏng. Mọi vật thể tồn tại ở trạng thái thủy tinh đều có một số đặc điểm hóa lí chung: 1/ Có tính đẳng hướng, tức là tính chất của nó xét theo mọi hướng đều như nhau. 2/ Có thể nóng chảy và đóng rắn thuận nghịch. Nghĩa là có thể nấu chảy nhiều lần sau đó làm lạnh theo cùng một chế độ lại thu được chất ban đầu ( nếu không xảy ra kết tinh hoặc phân lớp tế vi ). 3/ Vật thể ở trạng thái thủy tinh có năng lượng dữ trữ cao hơn trạng thái tinh thể. 4/ Khi bị đốt nóng, nó không có điểm nóng chảy như vật thể kết tinh mà mềm dần, chuyển từ trạng thái giòn sang dẻo có độ nhớt cao và cuối cùng chuyển sang trạng thái lỏng giọt. Sự biến thiên liên tục của độ nhớt có thể cho ta thấy quá trình đóng rắn không có sự tạo thành pha mới. Ngoài độ nhớt ra còn nhiều tính chất khác cũng thay đổi liên tục như thế. Với các đặc điểm như vậy phản ảnh tính phức tạp của trạng thái thủy tinh, do đó khó có th ể nêu ra một định nghĩa về thủy tinh thật đầy đủ và được tất cả mọi người công nhận. 1779 Johann Georg Krunitz đã gọi thủy tinh là những loại vật t ...