Что такое стекло силикатное: Разновидности силикатных стекол — какие существуют

Силикатное стекло: производство и использование

Стекло — один из популярных, востребованных материалов для разных сфер жизни. Его применяют в строительстве и отделочных работах, из него делают произведения прикладного и высокого искусства, применяют в космической отрасли. Это один из доступных, простых по составу материалов. Наиболее распространенный вид, с которым мы чаще всего сталкиваемся и пользуемся изделиями из него, – силикатное стекло.

Что это такое?

Древнейшим изделием из стекла считаются бусы, найденные при раскопках в Египте, ученые считают, что находке более пяти тысяч лет. С тех пор состав стекла мало изменился. Основным элементом материала является кварцевый песок (Si0₂) – силикат. К нему добавляют соду, поташ, известняк и еще несколько элементов.

В промышленности для получения стеклянной массы смешивают окислы основных веществ и плавят в печи. Температура плавления зависит от добавок, меняющих свойства стекла. Полученную массу формуют несколькими способами: делая листовое стекло, придавая различную форму (посуда, плафоны для люстр, стекло для часов и прочее), делая заготовки для последующей штучной обработки стеклодувами и многое другое.

В развитие стеклоделия весомый вклад внесли Ломоносов М. В., Китайгородский Н. И., интересовался практической стороной вопроса Менделеев Д. И. и др. Несложно дать определение материала «силикатное стекло». Что это такое? Материал, имеющий аморфно-кристаллическое строение структуры, получаемый расплавом смешанных окислов с последующим охлаждением.

Изготовление стекла

Основным элементом для производства стекла служит кварцевый песок, к которому добавляют не менее пяти ингредиентов в пропорциях. К основной рецептуре, в зависимости от дальнейших целей использования полученного материала, делают добавки: окислители, глушители, обесцвечиватели, красители, ускорители и так далее. В качестве красителей используются окислы металлов. Например, медь окрасит массу стекла в красный цвет, железо придаст голубой или желтый оттенок, окислы кобальта дадут синий цвет, а коллоидное серебро – желтый.

Подготовленную сухую смесь загружают в стекловаренную печь, где сырье плавится при температуре 1200-1600°С, по времени процесс занимает от 12 до 96 часов. Изготовление стекла завершается процессом быстрого охлаждения, только при этом условии стекломасса получит все требуемые качества: прозрачность, механическую стойкость и дополнительные свойства, закладываемые в процессе смешивания окислов.

Виды силикатного стекла

Выпуск материала относится к энергозатратным процессам, и занимается им силикатная промышленность. Производство стекла в индустрии происходит в печах тоннельного типа с беспрерывной поддержкой заданной температуры. С одного конца печи загружается сухая смесь, на выходе выгружается готовый материал.

В связи с широким применением в различных отраслях силикатное стекло можно разделить на виды:

• Кварцевое без примесей окислов натрия, калия – это бесщелочное стекло. Обладает высокой стойкостью к нагреву и отменными электрическими свойствами. Из недостатков — трудно поддается обработке.
• Натриевое, калиевое, натриево-калиевое – щелочное стекло. Наиболее распространенный вид материала, пригодный для повсеместного применения. Из него делают стекло для аквариума, оконное, посуду и прочее.
• Щелочное с высоким содержанием окислов тяжелых металлов. Например, добавка свинца необходима для получения хрусталя, оптического стекла.

Многоцелевое использование

Силикатное стекло обладает рядом свойств, позволяющих использовать его в широком диапазоне. Каждое из его качеств может быть усилено, в связи с чем открываются дополнительные возможности. Например, стекло, покрытое амальгамой, служит зеркалом, а также может использоваться в качестве солнечной батареи при определенных условиях.

Гигиенические и практические свойства стеклянной посуды неоспоримы. Материал не обладает пористостью, а значит, в нем не размножаются болезнетворные бактерии, легко моется, устойчив к воздействию любых пищевых продуктов. Жаропрочная посуда из него многозадачна: можно запекать при высокой температуре в духовом шкафу или ставить в морозильную камеру без всякого ущерба.

Многослойность и толщина

Материал имеет различную толщину, что определяет его возможности. Листовой, толщиной 2 мм, подходит для окон. Стекло для аквариума используется не менее 5 мм, в зависимости от объема воды, заливаемой в емкость. Однако аквариумисты все больше приходят к мысли, что использование акрилового аналога гораздо удобнее, особенно если требуется емкость на 500 литров и более.

Использование ламинированного материала (триплекса) расширяет возможности: склеенное с помощью полимерной пленки полотно практически несокрушимо, оно безопасно, поскольку не рассыпается. Разбить молотком два силикатных стекла толщиной по 10 мм с пленочной прослойкой практически невозможно. Из триплекса делают прозрачные мосты, облицовку фасадов зданий, ограждения бассейнов и прочее.

Свойства

Использование материалов на силикатной основе находит свое место в строительстве. Их применяют не только для изготовления окон, но и как дополнительную защиту и связующее вещество. Так, жидким стеклом обрабатывают блоки фундамента, что делает их устойчивыми к влаге, грибку, колебаниям температур и пр.

Гнутый светопрозрачный или матовый материал используется в повседневной жизни, из него изготавливаются дверцы мебели, душевые кабины, фасады зданий и так далее.

Силикатное стекло свойства имеет следующие:

• Прозрачность.
• Светоотражение.
• Экологичность.
• Жаростойкость.
• Устойчивость к агрессивной химической среде.
• Устойчивость к природной агрессивной среде.
• Долговечность.
• Низкая теплопроводность.

Дополнительные качества, такие как устойчивость к нагрузкам и механическим повреждениям, придают материалу методом закаливания. Суть процесса состоит в быстром нагревании и таком же быстром охлаждении за короткий промежуток времени. Прочность повышается в 4-5 раз. Из него делают стекло для часов, полотна дверей, мебель, внутрикомнатные перегородки.

Производство изделий

Посуда из силикатного стекла и хозяйственные изделия производятся несколькими основными способами:

• Прессовка. Вязкая масса выливается в неподвижную пресс-форму, после чего с помощью подвижной части формы (пуансона) задаются определенные параметры. Пресс-форма на внутренней поверхности может иметь рисунок, который в процессе штамповки переносится на внешнюю часть изделия.
• Выдувание. Различается на механическое и ручное. Толщина стенок изделия варьируется от 1 мм до 10 мм. Этим способом изготавливаются вазы, бутылки, фужеры, стаканы. Ручное выдувание – это искусство. Мастера-стеклодувы создают уникальные произведения с помощью соединения прозрачной и цветной массы, включают в тело работы металл, натуральное сырье, золото и прочее. Идентичных изделий ручного дутья не встречается.
• Литье. В основном используется для изготовления фигурок, статуэток. В промышленности методом литья изготавливаются оптические стекла.
• Многоступенчатое сочленение. Используются части, произведенные по двум технологиям: выдувание и прессование. Например, емкость бокала выдувается, а ножка прессуется, готовые части соединяются.

Декоративная обработка

Силикатное стекло — благодатный материал для множества видов декорирования. Различают горячее и холодное оформление.

К горячему относятся:

• Окрашивание в массе оксидами металлов.
• Смешивание массы разного цвета с дальнейшим приданием формы (венецианское стекло с разводами).
• Кракелирование. Массу формуют в изделие, резко охлаждают, в результате чего появляются поверхностные трещины, для закрепления изделие оплавляют.
• Фьюзинг.
• Формовка горячим способом шнуров, нитей с последующей присадкой на изделие.
• Формирование дополнительной формы края в процессе дутья. Достигается применением инструментов.

Холодные формы декора:

• Механические: шлифовка, гравировка, алмазная грань, пескоструй.
• Химические: травление плавиковой кислотой.
• Накладные: живопись, нанесение рисунка деколью, шелкотрафаретная печать, металлизация, плазменное напыление, роспись люстровыми красками.

Другие виды стекла

Современные технологии позволили придать силикатному стеклу дополнительные качества. Из них наиболее интересными и востребованными являются:

Смарт-стекло: вид материала, меняющий свои свойства под воздействием внешних условий. Например, под воздействием электрического тока изделие становится матовым, при разъединении цепи возвращается в прозрачное состояние.

Стекловолокно (стеклоткань): получают методом вытягивания материала в тонкие (измеряются в микронах) нити. Из них создают достаточно гибкий материал. Используется для производства оптоволокна, изолирующих материалов и пр.

Осветленное стекло: обычное силикатное стекло имеет зеленоватый или сероватый оттенок, хорошо заметный, если смотреть на срез. Как следствие, полотно оказывается немного окрашенным. Чтобы избежать этого эффекта, в процессе изготовления добавляют осветлители, нейтрализующие нежелательный цвет. Отличается от обычного материала повышенной светопропускной способностью, передачей красок без изменения цвета.

Свойства боросиликатного стекла DURAN — NIKOLAB

Что такое стекло?

Стекло — это неорганическая смесь, сплавленная при высокой температуре, которая при охлаждении затвердевает, но не кристаллизуется. Его основные компоненты, формирователи сетевой структуры (сеткообразователи) и модификаторы, присутствуют в обычных стеклах в виде оксидов.

Типичными стеклообразователями (сеткообразователями) являются диоксид кремния (SiO₂), оксид бора (B₂O₃), пентаоксид фосфора (P₂O₅) и оксид алюминия (Al₂O₃). Эти вещества способны абсорбировать (растворять) оксиды металлов в определенной пропорции, не теряя своего стекловидного характера. Это означает, что внедренные оксиды не участвуют в образовании стекла, а изменяют определенные физические свойства структуры стекла как «модификаторы сетки».

Многие химические вещества имеют свойство переходить из расплавленного состояния в стеклообразное. Формирование стекла зависит от скорости его охлаждения, также необходимым условием является наличие смешанных типов связи (ковалентные связи и ионные связи) между атомами или группами атомов.

В результате стеклообразующие продукты в расплавленном состоянии демонстрируют сильную тенденцию к образованию аморфной трехмерной сетки посредством полимеризации. Кристаллы образуются, когда отдельные атомы образуют регулярное трехмерное расположение в так называемой «кристаллической решетке», когда конкретное вещество переходит из жидкого состояния в твердое. Однако стекло при остывании из расплавленного состояния образует в основном аморфную «сетку». Поэтому компоненты, которые в основном участвуют в образовании стекла, описываются как «сеткообразователи». Стеклообразующие молекулы в этой сетке могут включать ионы, которые открывают сетку в определенных точках, изменяя ее структуру и, следовательно, свойства стекла. Поэтому их называют «модификаторами сети».

Что такое стекло DURAN^®?

Компания DWK Life Sciences (ранее DURAN GROUP) является мировым лидером в производстве боросиликатного стекла – специального стекла, изобретенного Отто Шотом в 1887 году и зарегистрированного в 1938 году под торговым названием DURAN^®. Боросиликатное стекло — силикатное стекло, где щелочные компоненты в исходном сырье заменены на оксид бора (B₂O₃). На протяжении более 80 лет стекло DURAN^® зарекомендовало свою пригодность для применения в лабораторных и промышленных целях.

Особенности боросиликатного стекла DURAN

®

Очень высокая химическая стойкость, почти инертное поведение, высокая температура применения, минимальное тепловое расширение и, как следствие, высокая стойкость к тепловому удару — вот его наиболее важные свойства. Эти оптимальные физические и химические характеристики делают стекло DURAN^® идеальным материалом для использования в лаборатории и для производства химических аппаратов, используемых на крупных промышленных предприятиях. Оно также широко используется в промышленных масштабах во всех других областях, где требуются экстремальная термостойкость, устойчивость к тепловому удару, механическая прочность и исключительная химическая стойкость.

Химический состав боросиликатного стекла DURAN^®

Стекло DURAN^® имеет следующий примерный состав: 81% масс. SiO₂, 13% масс. B

2O₃, 4% масс. Na₂O/K₂O, 2% масс. Al₂O₃.

Свойства стекла DURAN^® указаны в стандарте DIN ISO 3585. В отличие от других боросиликатных стекол 3.3, стекло DURAN^® отличается стабильным, технически воспроизводимым качеством.

Химические свойства

Химическая стойкость стекла DURAN^® более значительна, чем у всех других известных материалов. Боросиликатное стекло DURAN^® обладает высокой устойчивостью к воде, кислотам, солевым растворам, органическим веществам, а также галогенам, таким как хлор и бром. Его устойчивость к щелочам также относительно хорошая. Только плавиковая кислота, кипящая фосфорная кислота и сильные щелочи вызывают заметное разрушение поверхности стекла (коррозию стекла) при повышенных температурах (> 100 °C). Благодаря почти инертному поведению, между средой и стеклом отсутствуют взаимодействия (например, ионный обмен), и тем самым эффективно исключается любое побочное влияние на результаты экспериментов.

 

Гидролитическая стойкость

DURAN^® соответствует Классу 1 для стекол, которые разделены в общей сложности на 5 классов гидролитической стойкости в соответствии со стандартом ISO 719 (98 °C). Для определения класса стекла измеряют количество Na₂O/г стеклянного зерна, выщелоченного после 1 часа пребывания в воде при 98 °C. Для стекла DURAN® количество выщелоченного Na₂O составляет менее 31 мкг/г стеклянного зерна. DURAN^® также соответствует Классу 1 для стекол, разделенных в общей сложности на 3 класса гидролитической стойкости в соответствии с ISO 720 (121 °C). Количество выщелачиваемого Na₂O после 1 часа пребывания в воде при 121 °C составляет менее 62 мкг/г стеклянного зерна. Благодаря хорошей гидролитической стойкости боросиликатное стекло DURAN

® соответствует требованиям USP, JP и EP для нейтрального стекла, соответствующего стеклу типа 1. Таким образом, его можно практически неограниченно использовать в фармацевтических целях и при контакте с пищевыми продуктами.

Кислотостойкость

DURAN^® соответствует Классу 1 для стекол, разделенных на 4 кислотных класса в соответствии с DIN 12116. Поскольку разрушение поверхности после кипячения в течение 6 часов в нормальной HCl составляет менее 0,7 мг/100 см², стекло DURAN^® классифицируется как кислотостойкое боросиликатное стекло. Количество выщелачиваемых оксидов щелочных металлов в соответствии с ISO 1776 составляет менее 100 мкг Na₂O/100 см².

Устойчивость к щелочам

DURAN^® соответствует Классу 2 для стекол, разделенных на 3 щелочных класса в соответствии с DIN ISO 695. Эрозия поверхности после 3 часов кипячения в смеси равных объемных долей раствора гидроксида натрия (концентрация 1 моль/л) и раствора карбоната натрия (концентрация 0,5 моль/л) составляет всего 134 мг/100 см².

Обзор химических свойств технических стекол

Вид стекла	Класс химической стойкости
	Гидролитическая стойкость по DIN ISO 719	Кислотостойкость по DIN 12 116	Устойчивость к щелочам по ISO 695
DURAN®	1	1	2
FIOLAX®	1	1	2
Натриево-кальциевое стекло	3	1	2
SBW	1	1	1

Физические свойства

Термостойкость при нагревании и стойкость к термическому удару

Максимальная температура при кратковременном использовании стекла DURAN^® составляет 500 °C. При температуре выше 525 °C стекло начинает размягчаться, а выше температуры 860 °C переходит в жидкое состояние. Поскольку боросиликатное стекло DURAN^® имеет очень низкий коэффициент линейного расширения (α = 3,3 x 10^–6 K ^{– 1}), отличительной чертой DURAN^® является его высокая термостойкость до ΔT = 100 K. При изменении температуры на 1 K стекло изменяется всего на 3,3 x 10^–6 единиц относительной длины, что приводит к низким уровням механической деформации при наличии температурного градиента. На термостойкость влияет толщина стенок и геометрия продукта.

Термостойкость при низких температурах

Стекло DURAN^® можно охладить до максимально возможной отрицательной температуры, поэтому оно подходит для использования с жидким азотом (прибл. -196 °C). Во время использования/замораживания особое внимание следует уделять расширению содержимого. Обычно продукты DURAN

® рекомендуется использовать при температуре до -70 °C.

При работе при низких температурах необходимо учитывать эффект расширения содержимого емкости из стекла DURAN^®. Во время охлаждения и оттаивания убедитесь, что разница температур не превышает 100 К. Поэтому на практике рекомендуется ступенчатое охлаждение и нагрев. При замораживании веществ в таких сосудах, как флаконы или пробирки из стекла DURAN^®, контейнер следует заполнять не более чем на 3/4 его вместимости. Причем замораживать нужно под углом 45 ° (для увеличения площади поверхности). Минимальная рабочая температура зависит от свойств любых используемых резьбовых крышек или других компонентов. Для синей навинчивающейся крышки из полипропилена минимальная температура составляет -40 °C.

Использование в микроволновой печи

Лабораторная посуда DURAN^® подходит для использования в микроволновых печах. Это также относится к продуктам DURAN® с пластиковым покрытием.

Обзор физических свойств технических стекол

Вид стекла	Линейный коэффициент расширения α (20 °C / 300 °C), 10– 6 K– 1	Температура размягчения, °C	Плотность, г/см3
DURAN®	3,3	525	2,23
FIOLAX®	4,9	565	2,34
Натриево-кальциевое стекло	9,1	525	2,50
SBW	6,5	555	2,45

Оптические свойства

В спектральном диапазоне от примерно 310 до 2 200 нм поглощение стекла DURAN^® пренебрежимо мало. Оно представляет собой прозрачный и бесцветный материал. При достаточно большой толщине стенки посуда из боросиликатного стекла DURAN^® может казаться слегка желтоватой или зеленоватой. Продукты DURAN^® янтарного цвета подходят для использования со светочувствительными веществами. Такая окраска приводит к сильному поглощению в коротковолновой области до прибл. 500 нм. В фотохимических процессах особое значение имеет светопропускание стекла DURAN^® в ультрафиолетовом диапазоне. Степень пропускания света в УФ-диапазоне указывает на легкость проведения фотохимических реакций, например хлорирования и сульфохлорирования. Молекула хлора поглощает свет в диапазоне от 280 до 400 нм и, таким образом, служит передатчиком энергии излучения.

Янтарная окраска лабораторной посуды DURAN^®

Янтарная окраска позволяет хранить в продуктах DURAN^® светочувствительные вещества. Светопропускание в диапазоне длин волн от 300 до 500 нм по сравнению с прозрачным стеклом DURAN^® составляет <10%. Соответственно, янтарное стекло DURAN® соответствует спецификациям USP/EP.

Для окрашивания продуктов специальный диффузный краситель напыляется исключительно на внешнюю поверхность прозрачных стеклянных изделий с помощью инновационного метода распыления. Благодаря этой технологии достигается однородная янтарная окраска. После этого покрытие подвергают термообработке, и оно становится устойчивым к химическим веществам и мытью в посудомоечной машине. Свойства стекла DURAN^® на внутренней поверхности остаются неизменными; контакт или взаимодействие между содержимым и янтарным покрытием отсутствуют. Постоянный контроль равномерности процесса окрашивания обеспечивает качество янтарного цвета.

Кривые светопропускания для боросиликатного стекла DURAN^® (бутылка 500 мл)

Кривые светопропускания для боросиликатного стекла DURAN^® (бутылка 5000 мл)

По материалам компании DWK Life Sciences.

Разница между триплексом, моллированием, термически упрочненным и закаленным стеклом

	Разница между видами стекла Сегодня очень часто можно услышать, что в том или ином предмете используются стекла обладающие особыми свойствами и зачастую потребители не совсем понимают, что кроиться под разными видами термически обработанного стекла. В интернете можно увидеть ролики как «профессионалы» режут обычным стеклорезом закаленное стекло, либо на полном серьезе предлагают закалять триплекс. Конечно у людей работающих со стеклом это вызовет усмешку , но все же давайте разберемся что из себя представляет каждый процесс и в какой последовательности он происходит. И так все начинается с обычного стекла, а точнее сказать с неорганического стекла, к примеру, сделанного из силиката (кварцевого песка так сказать), дело в том, что человечество научилось делать стекло не только из песка, но и из органики — полимеров. Обычное силикатное стекло может подвергаться любым доступным методам обработки, однако имеет естественный недостаток в виде хрупкости. Полимерное органическое стекло называю оргстелом, поликарбонатом и тд. Главная особенность полимерного стекла, не смотря на все его плюсы, это ограниченный срок службы в среднем он составляет от 10 до 35 лет, по истечению этого периода поликарбонат теряет множество своих свойств. Отличие неорганического стекла от органического и в температуре плавления если обычное стекло начинает менять форму, плавиться при +600 С то для поликарбонатов +260 С температура воспламенения. И это крайне важно, так как термическая обработка необходима при различных видах обработки стекла.    Существуют технологии позволяющие соединить полимеры и неорганическое стекло с точки зрения производства это создание многослойного стекла триплекс. Слоями в триплексе могут выступать все виды стекла и полимеры, так как основной процесс триплексования (вакуумного ламинирования) происходит при температуре не превышающей 130-200 С. Процесс триплексования, создания многослойного стекла. Создании многослойного стекла триплекс, то это наиболее универсальный способ придания стеклу новых своист. Создание многослойного стекла триплекс как процесс можно описать как склеевание при помощи полимера двух или более слоев стекла. Сам процесс происходит при температуре от 130-200 С в зависимости от используемого типа пленки в защищенной атмосфере. Замечу, что используют в создание триплекса все виды стекла, в том числе закаленное и упроченное. Важно, что процесс триплексавания является финальной частью любой высокотемпературной обработки стекла, так как склеивающий полимер не может подвергаться температуре превышающей 200 С. Многослойное стекло триплекс зачастую является конечным продуктом и не подвергается дальнейшей обработке. Однако при производственной необходимости, если в стекле триплекс использовалось сырое неупроченное стекло, его можно резать, сверлить, обрабатывать кромку при этом используется технология позволяющая защитить слой полимера внутри многослойного стекла. Процесс моллирования (отекания), создания гнутого термически упрочненного стекла. Часто моллирование называют отеканием. Процесс моллирования необходим чтобы придать ровному листу стекла нужный радиус изгиба, это происходит при температуре 650-750 C для обычного силикатного стекла. Важно понимать, что моллированние стела не делает его закаленные, а лишь термически упроченным это происходит за счет снижения внутреннего напряжения стекла. Моллирование может осуществляться только с сырым не закаленным стеклом. В ходе молиррования происходит изменения агрегатного состояния стекла, из твердой материи оно становиться мягким по консистенции напоминающим жидкое тесто веществом, которое изгибается и отекает согласно необходимому радиусу заданному формой. После остывания стекло возвращается в свое твердое состояния с нужным изгибом. Моллированное изогнутое стекло можно закалить, из него можно сделать многослойное стекло триплекс, резать , сверлить, обрабатывать кромку а также подвергать дальнейшему термическому воздействию. Процесс закалки стекла, создание закаленного стекла. Существуют два метода закалки стекла термический и химический. В современной промышленности зачастую используют термический метод закалки. В ходе процесса закалки стеклу придаются новые свойства, направленные на придания стеклу повышенной механической прочности и термостойкости. Сам процесс закалки состоит в разогреве стекла до температуры 620 – 680 С с его последующим быстрым равномерным охлаждением холодным воздухом с обеих сторон. Улучшение характеристик происходит за счет увеличение внутреннего напряжения стекла, что при разрушении и приводит к эффекту растрескивания на множество мелких осколков, с тупыми гранями. Важной особенностью является обработка кромки, сверление, резка , а также нагрев свыше +300 С все эти процессы происходят строго до закалки стекла, т.к. такое воздействие приводит к полному разрушению закаленного стекла. Закаленное стекло может использоваться для создания многослойного стекла триплекс, однако такое стекло хоть и будет намного прочнее, имеет большой недостаток: быстрая и полная потеря прозрачности из-за растрескивания по всей площади от сильного удара. Именно по этой причине запрещается использовать закаленное стекло в качестве лобового стекла автомобиля.(ГОСТ ) ← Назад к списку новостей 

Силикатные стекла, пояснения в энциклопедии RP Photonics; известь натронная, германосиликатная, боросиликатная, фосфосиликатная

Домашняя	Викторина	Руководство покупателя
Поиск	Категории	«> Глоссарий	Реклама

Прожектор фотоники

Учебники

Показать статьи A-Z

Примечание: поле поиска по ключевому слову статьи и некоторые другие функции сайта требуют Javascript, который, однако, отключен в вашем браузере.

Силикатные стекла исторически являются старейшими типами очков, которые были изготовлены людьми, и до сих пор являются наиболее распространенными стеклами. Они в основном состоят из диоксида кремния (кремнезем, SiO ₂ ), но в отличие от чистого кварцевого стекла (плавленый кварц ) содержат некоторые дополнительные вещества, такие как сода, оксид алюминия, пятиокись фосфора, германий и карбонат калия. В зависимости от состава получают такие названия, как алюмосиликат, германосиликат, алюмогерманосиликат, боросиликат, фосфоросиликатное стекло и т. д. Как правило, они обладают хорошей прозрачностью во всем видимом спектральном диапазоне и несколько за его пределами, т. е. в ближнем ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазоне. Показатель преломления видимого света обычно составляет около 1,5.

Силикатные стекла являются частью более широкой группы оксидных стекол . Дополнительные вещества, такие как оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ) и германий (GeO ₂ ), также являются оксидами, в то время как другие, например, являются карбонатами. Важными неоксидными стеклами являются халькогенидные стекла, т. е. сульфидные, селенидные и теллуритовые стекла, используемые напр. для инфракрасной оптики и фторидных стекол.

Хотя почти все силикатные стекла изготавливаются недорогими способами с умеренными качествами для не особенно чувствительных применений, таких как окна для зданий (листовое стекло) и стеклянные бутылки (тарное стекло), существуют также высококачественные силикатные стекла, используемые в оптике:

• Они используются в качестве оптических стекол (специально для коронных стекол), напр. для линз, призм, подложек зеркал, оптических фильтров и различных других типов оптических компонентов.
• Некоторые варианты используются для изготовления оптических волокон; см. статью о кремнеземных волокнах.
Кварцевые стекла
• также могут быть легированы различными типами редкоземельных ионов, в основном для достижения лазерного усиления.

В каждом случае химический состав может быть оптимизирован для конкретного применения; широкий спектр соответствующих свойств можно изменить, добавляя или исключая определенные вещества.

Типы силикатных стекол

Натриево-известковые стекла

Особенно распространены натриево-известковые стекла, также называемые натриево-известково-силикатными стеклами, в которые добавляют соду (карбонат натрия, Na ₂ CO ₃ ), в основном для получения более низкого стекла температура перехода, а также известь (оксид кальция, CaO, обычно получаемый из известняка) для повышения долговечности (например, водостойкости). Другими распространенными добавляемыми материалами являются оксид магния (MgO) и оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ), которые также повышают долговечность.

Известково-натриевые стекла очень широко используются, например, в качестве оконного стекла, для бутылок и лампочек. Они недороги и легко перерабатываются, хотя для плавления требуется значительное количество энергии.

Известково-натриевые стекла также можно использовать в качестве оптических стекол, если они оптимизированы для обеспечения хорошей оптической однородности. К сожалению, их коэффициент теплового расширения относительно велик. Другие виды силикатных стекол во многих отношениях лучше подходят для оптических применений.

Боросиликатные стекла

При добавлении триоксида бора (B ₂ O ₃ ) к кремнезему получается боросиликатное стекло . Часто используются дополнительные вещества, такие как сода и глинозем. Например, обычное стекло BK7 является кроновым стеклом такого типа.

Важным преимуществом боросиликатных стекол является их относительно низкий коэффициент теплового расширения – значительно меньший, чем у натриево-известкового стекла, но все же существенно больший, чем у чисто кварцевого стекла (плавленого кварца). По сравнению с плавленым кварцем боросиликаты имеют гораздо более низкую температуру стеклования и поэтому их легче обрабатывать.

Боросиликатные стекла, легированные тербием, используются в изоляторах Фарадея, поскольку они имеют относительно большие константы Верде.

Германосиликатные стекла

Германатные стекла получают добавлением оксида германия (GeO ₂ ) и иногда других компонентов (например, оксида алюминия) к кремнезему. Их инфракрасное пропускание простирается примерно до 3 мкм.

Добавление германия приводит к повышенному показателю преломления по сравнению с чистым кремнеземом – конечно, величина зависит от количества германия. Этот эффект используется при изготовлении оптических волокон: сердцевина волокна (в оболочке из чистого кремнезема) получает подходящий профиль легирования германием, т.е. таким образом, чтобы одномодовое управление было получено в некотором диапазоне длин волн, или для получения волокна с плавным показателем преломления, например. с приблизительно параболическим профилем для низкой интермодальной дисперсии. Последнее полезно для оптоволоконной связи на умеренных расстояниях с использованием многомодовых волокон.

Были разработаны усовершенствованные процессы, с помощью которых германосиликатное стекло для сердцевины оптических волокон может быть изготовлено с чрезвычайно высокой химической чистотой. Это приводит к очень низким потерям при распространении; в области спектра 1,5 мкм, которая актуальна для оптоволоконной связи, она может быть ниже 0,2 дБ/км. Далее в инфракрасном диапазоне потери при распространении выше, но все еще достаточно малы для передачи довольно высоких оптических мощностей.

Германосиликатные стекла также могут быть легированы лазерно-активными редкоземельными ионами. Такие волокна, легированные редкоземельными элементами, используются для волоконных лазеров и усилителей. Дополнительные вещества, такие как оксид алюминия, могут помочь лучше включить ионы редкоземельных элементов, т. е. избежать образования кластеров.

Обратите внимание, что существуют также германатные стекла , в основном состоящие из GeO ₂ . Они имеют более высокие показатели преломления, диапазон пропускания значительно дальше в инфракрасном диапазоне и низкую температуру стеклования.

Фосфосиликатные стекла

Фосфосиликатное стекло представляет собой стекло, содержащее как фосфаты, так и силикаты, полученное путем добавления пятиокиси фосфора (P ₂ O ₅ ) к силикатам. В оптике он в основном используется для волокон, легированных редкоземельными элементами, и рамановских волокон. Возможным преимуществом является то, что фосфосиликатное стекло позволяет реализовать очень большой сдвиг частоты комбинационного рассеяния примерно на 40 ТГц, что примерно в 3 раза больше, чем у кварцевых волокон. С другой стороны, также возможен очень небольшой сдвиг частоты комбинационного рассеяния примерно на 3 ТГц.

Силикатные фильтрующие стекла

Силикатные стекла иногда дополняют поглощающими веществами для получения оптических фильтрующих стекол. Например, стекла, легированные церием (Ce) и самарием (Sm), обычно используются в лазерах с ламповой накачкой для защиты лазерных стержней от ультрафиолетового излучения, которое постепенно разрушает их.

Вопросы и комментарии от пользователей

Здесь вы можете задать вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.

Ваш вопрос или комментарий:

Проверка на спам:

  (Пожалуйста, введите сумму тринадцати и трех в виде цифр!)

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. также: очки оптические, очки для лазеров, кварцевые волокна
и другие изделия в категориях оптические материалы, волоконная оптика и волноводы

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем сайте, в социальных сетях, на дискуссионном форуме, в Википедии), вы можете получить необходимый код здесь.

HTML-ссылка на эту статью:

  
 Статья о силикатных стеклах 
 в  
 RP Photonics Encyclopedia 

С предварительным изображением (см. поле чуть выше):

  
  alt="article" > 

Для Википедии, например. в разделе «==Внешние ссылки==»:

* [https://www.rp-photonics.com/silicate_glasses.html 
 статья «Силикатные стекла» в RP Photonics Encyclopedia] 

Термическое расширение бинарных щелочно-силикатных стекол

%PDF-1.4 % 74 0 объект > эндообъект 69 0 объект >поток application/pdf

Журнал исследований Национального бюро стандартов является публикацией правительства США. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Тем не менее, обратите особое внимание на отдельные работы, чтобы убедиться, что не указаны ограничения авторского права. Для отдельных произведений может потребоваться получение других разрешений от первоначального правообладателя.

Термическое расширение бинарных щелочно-силикатных стекол

Шермер, Герман Ф.

Подключаемый модуль Adobe Acrobat 9.13 Paper Capture2011-01-11T10:40:49-05:00Adobe Acrobat 9.02012-02-06T11:27:27-05:002012-02-06T11:27:27-05:00uuid:a7f75e80-983b -44f5-bcc0-02b75bb64e59uuid:a2be74fb-8b82-4762-b3cc-2d1888ae95d8uuid:a7f75e80-983b-44f5-bcc0-02b75bb64e59default1

converteduuid:23093f0e-287a-439f-b703-008e8b80cfe3converted to PDF/A-1bpdfaPilot2012-02-06T11:27 :25-05:00

False1B

http://ns.adobe.com/pdf/1.3/pdfAdobe PDF Schema

internalОбъект имени, указывающий, был ли документ изменен для включения информации треппингаTrappedText

http://ns. adobe.com/xap/1.0/mm/xmpMMXMP Media Management

внутренний идентификатор на основе UUID для конкретного воплощения документаInstanceIDURI

internalОбщий идентификатор для всех версий и представлений документа.OriginalDocumentIDURI

http://www.aiim.org/pdfa/ns/id/pdfaidPDF/A ID Schema

internalPart of PDF/A standardpartInteger

внутреннее изменение стандарта PDF/AamdText

внутренний уровень соответствия стандарту PDF/A text

конечный поток эндообъект 53 0 объект > эндообъект 70 0 объект [>] эндообъект 68 0 объект > эндообъект 65 0 объект > эндообъект 66 0 объект > эндообъект 67 0 объект > эндообъект 75 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 1 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 8 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 15 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 22 0 объект >/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/XObject>>>/Повернуть 0/Тип/Страница>> эндообъект 23 0 объект [24 0 Р 25 0 Р 26 0 Р] эндообъект 28 0 объект >поток

Silica Glass and Binary Silicate Glasses, Volume 15A

Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech РеспубликаДемократическая Республика КонгоДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) островаФарерские островаФедеративные Штаты МикронезияФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияГерманияГанаГиб raltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomali aSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

Варианты покупки

Электронная книга 93,95 $

Налог с продаж будет рассчитан при оформлении заказа

Бесплатная доставка по всему миру

Нет минимального заказа

Описание

Данные по физике стекла. Силикатные стекла, часть А представляет информацию о системах, способных формировать стекла путем охлаждения расплавов. В этой книге приведены данные о скорости кристаллизации стекол. Этот том, состоящий из шести глав, начинается с обзора свойств расплава для стеклообразующих систем. Затем в этом тексте исследуется понятие компонента, которое очень важно для определения количества компонентов в каждом исследуемом стекле. В других главах содержание нескольких оксидов одного и того же элемента, но в разном валентном состоянии рассматривается как основание для перевода стекла в разряд повышенного числа компонентов. В этой книге также обсуждается аналитический состав стекла. В последней главе рассматривается метод флотации с использованием смеси тетрабромэтана и бензола. Эта книга является ценным ресурсом для специалистов по стеклу, химиков, инженеров, ученых и специалистов по информатике.

Table of Contents

• 
  SiO2
  Crystallization
  Density
  Thermal Expansion
  Specific Heat
  Thermal Conductivity
  Temperature Conductivity
  Optical Properties
  Viscosity
  Elastic Properties and Internal Friction
  Microhardness
  Strength
  Surface Tension
  Chemical Durability
  Electrical Properties
  Диффузия, проникновение и растворимость газов
  Диффузия ионов
  Испарение
  Магнитные свойства
  R2O-SiO2 Systems
  Glass Formation
  Crystallization
  Density
  Thermal Expansion
  Specific Heat
  Thermal Conductivity
  Optical Properties
  Viscosity
  Glass Transition Temperature
  Elastic Properties and Internal Friction
  Microhardness
  Strength
  Surface Tension
  Chemical Durability
  Electrical Properties
  Диффузия, проникновение и растворимость газов
  Диффузия ионов
  Испарение
  Магнитные свойства
  Системы RO-SIO2
  Образование стекла
  Кристаллизация
  Плотность
  Термическое расширение
  Специфическая тепло
  Теплопроводности
  Оптические свойства
  ВИСКАЗИ ДЕЙСТВИЯ
  ТЕМПРЕССА
  ЭЛАСТИЧЕСКИЕ ПЕРЕСИЯ
  SEARTER
  444444 СВЕРИЯ. Растворимость газов
  Диффузия ионов
  Испарение
  Магнитные свойства
  Системы R2O3-SiO2
  Glass Formation
  Crystallization
  Density
  Thermal Expansion
  Thermal Conductivity
  Optical Properties
  Viscosity
  Glass Transition Temperature
  Elastic Properties and Internal Friction
  Microhardness
  Surface Tension
  Chemical Durability
  Electrical Properties
  Diffusion and Solubility of Gases
  Magnetic Properties
  RO2 -Системы SiO2
  Стеклообразование
  Кристаллизация
  Плотность
  Тепловое расширение
  Оптические свойства
  Viscosity
  Elastic Properties
  Strength
  Chemical Durability
  Electrical Properties
  Diffusion, Permeation and Solubility of Gases
  R2O5-SiO2 Systems
  Glass Formation
  Density
  Thermal Expansion
  Optical Properties
  Glass Transition Temperature
  Elastic Properties
  Microhardness
  References
  Author Индекс
  Предметный указатель
  Индекс формул

Сведения о продукте

• Язык: английский
• Авторские права: © Elsevier Science 1983
• Опубликовано: 1 июля 1983 г.