Кристаллическая решетка стекла: Необычное стекло. ЕХперименты с Антоном Войцеховским

Раскрыта загадка аморфности стекла — Газета.Ru

Уникальные свойства стекла, которое не является ни твёрдым телом, ни очень вязкой жидкостью, получили своё объяснение. Атомы твердеющего стекла просто не успевают занять свои «правильные» позиции в кристалле, запирая друг друга в 20-гранные группировки.

Стекло известно человечеству уже не первое тысячелетие. Сначала люди научились добывать и использовать природные стекла, к которым относится, например, янтарь и горный хрусталь вулканического происхождения. Затем древние мастера научились и самостоятельно получать силикатные стекла сплавлением смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O•CaO•6SiO2.

Процесс получения различных стекол в течение тысяч лет был скорее искусством, доступным отдельным мастерам, однако в новое время появилась единая методология получения различных видов стекол, существующая уже несколько столетий.

Тем не менее, как устроено стекло и в чём причина его уникальных механических свойств, учёные до сих пор не понимают.

Жаркие дебаты, касающиеся природы и механизма возникновения стеклообразного состояния твердых тел, продолжаются и поныне.

Школьная программа классифицирует стекло как твердое вещество в аморфном состоянии, но, чем стеклообразное состояние отличается от жидкости, пояснить может далеко не каждый кандидат химических наук. Связано это, прежде всего, с тем, что до сих пор никому не удалось экспериментально показать, какую же структуру имеет стекло на самом деле.

В отличие от кристаллических твердых тел, где все атомы упакованы в упорядоченную кристаллическую решетку, в стеклообразном состоянии такой дальний порядок расположения атомов отсутствует. С другой стороны, нельзя стекло назвать и сверхвязкой жидкостью, обладающей лишь ближним порядком — взаимным упорядочением только соседних молекул и атомов. Дифракционные методы исследования, успешно применяемые для исследования структуры твердых тел, показали, что для стекол характерно наличие так называемого среднего порядка упорядочения атомов — на расстояниях, лишь немногим превышающих межатомные.

Все эти работы позволили выяснить, что в стекле каждая такая локальная группировка атомов содержит одну-две ячейки. Они подобны ячейкам кристаллической решетки, однако искажены друг относительно друга. Кроме того, многие специалисты склоняются к тому, что многокомпонентные стекла — такие, например, как щелочноборатные стекла M2O / B2O3 (М — атом щелочного металла), — являются химически неоднородными и содержат в своей структуре несколько различных типов группировок, различающихся взаимным расположением и количеством задействованных в них атомов. К сожалению, отсутствие дальнего порядка в структуре стекол делает невозможным их тщательное исследование с помощью дифракционных методов анализа, а потому уже почти полвека методы математического моделирования остаются единственным оружием ученых в этой области.

Кристаллическая решетка

Существует огромное количество кристаллических структур. Их объединяет главное свойство кристаллического состояния вещества – закономерное положение атомов в кристаллической рештке. Одно и то же вещество может кристаллизоваться…

С термодинамических позиций стекло — не что иное, как метастабильная фаза твердого вещества, сильно затянувшийся процесс застывания. При переходе веществ из жидкого состояния в твердое, кристаллическое, происходит понижение внутренней энергии системы, сопровождающееся значительным выделением тепла. Образовывать упорядоченную кристаллическую решетку «выгодно» с энергетических позиций, и именно она — минимум внутренней энергии в кристаллическом состоянии — обуславливает существование большинства твердых тел.

При кристаллизации стекла этот минимум не достигается — атомы в структуре вещества не успевают занять свои кристаллографические позиции.

Однако физические свойства материала — его прочность и стабильность во времени — позволили многим ученым заключить, что структура стекла поддерживается неким локальным минимумом внутренней энергии этого материала, достигаемым еще до формирования кристаллической структуры.

Иначе говоря, атомы в стекле отказываются даже очень медленно сползаться к своим кристаллографическим позициям, как это можно было бы предположить, рассматривая стекло как просто переохлажденную и очень вязкую жидкость. На деле они просто оказываются «заперты» в тех положениях, где оказались при охлаждении из исходного расплава. Их дальнейшее смещение к «настоящему» минимуму энергии потребовало бы перехода через энергетический «перевал», а на такой переход энергию брать неоткуда.

close

100%

Ещё полвека назад сразу несколько теоретиков, включая бристольского профессора физики Чарльза Фрэнка, предположили, что запирание атомов в структуре стекла происходит из-за формирования ими взаимопроникающих икосаэдрических группировок — 20-гранных объёмных фигур с пятикратной симметрией. К сожалению, отсутствие прямых методов исследования до сих пор не позволяло подтвердить эти выводы экспериментально.

Теперь сотрудникам того же Бристольского университета под руководством Падди Рояла при поддержке коллег из Японии и Австралии удалось показать, что образование структуры стекла действительно приводит к формированию икосаэдрических группировок атомов. Соответствующая статья принята к публикации в Nature Materials.

Правда, свой эксперимент ученые поставили не на стеклах, а на модельной системе, где вместо атомов использовались частицы коллоидного геля, взвешенные в полимерной матрице. При повышенной температуре такой гель ведет себя как жидкость, а при понижении температуры переходит в твердое состояние благодаря феномену так называемой динамической блокировки, когда локальная структура частиц геля препятствует дальнейшему их движению. Собственно, такая запертость частиц в пространстве и есть не что иное, как локальный минимум внутренней энергии геля.

Хотя подобный гель является довольно упрощенной моделью твердеющего стекла, процессы, сопровождающие формирование его динамически заторможенной структуры, во многом должны быть схожи с процессами затвердевания стекла.

Конфокальная микроскопия

Приставка «кон-» во многих языках означает сопряжение, соединение связь. У объектива оптического микроскопа существует две плоскости – фокальная, куда помещается рассматриваемый объект и, сопряженная ей, конфокальная, куда объект.

..

Применение модельной системы понадобилось ученым для того, чтобы организовать прямое наблюдение за его частицами, выстраивающимися в структуру. Для этого ими был применен один из видов оптической микроскопии — конфокальная микроскопия, позволяющий наблюдать за системой микрометровых коллоидных частиц сразу в трех измерениях.

Обработав снимки и видеозаписи, ученые пришли к выводу что динамически заторможенная структура затвердевшего геля действительно формируется из икосаэдрических фигур, имеющих пятикратную симметрию.

Роял полагает, что его работа может лечь в основу создания долгожданной завершенной теории стеклообразного состояния, развитие которой в дальнейшем может привести к появлению методов получения многих подобных материалов.

В интервью журналу New Scientist он

пояснил, какими преимуществами могут обладать подобные материалы. Например, многие металлы, полученные в стеклообразном состоянии, могут оказаться намного более привлекательными конструкционными материалами, чем самые дорогие и сложные современные сплавы.

Многие из наших читателей знают об успехе японских специалистов, добившихся необычайной пластичности обычной стали путём создания у последней наноразмерной волокнистой структуры. Если же получить сталь, вовсе лишенную напряжений на межзеренных границах кристаллитов, то такой материал будет, вероятно, на порядки устойчивее к действию разного рода нагрузок.

Окажется ли он прозрачным, как стекло, предсказывать Роял не берется.

Тайна стекла

Как это все же удивительно – ученые совершенно ясно представляют себе структуру сложнейших синтетических пластмасс в то время, как «устройство» древнейшей пластмассы — стекла остается белым пятном на карте наших знаний! Человек сумел расщепить атом урана, разгадать генетический код, выйти в космос, но у него пока не хватает знаний для того, чтобы разобраться в сущности стекловидного состояния вещества.

Кристалл или не кристалл

Науке пока не удалось найти такую схему, в которую «вмещались» бы все стекла, которая объясняла бы все возможности их состояния. Мы знаем; что стекло — это твердое вещество, получившееся в результате охлаждения расплава. Но оно перешла в твердое состояние как-то «неправильно», не согласуясь с нашими представлениями о затвердевании жидкостей. В стекле нет «решетки», характерной для кристаллических веществ. Мы не находим в нем регулярного повторения одних и тех же структурных элементов? В то же время полного хаоса в массе стекла тоже нет, оно изотропно, его средняя структура одинакова во всех направлениях. Сложность проблемы усугубляется еще тем, что различные стекла имеют самый различный химический состав и «умудряются» при это обладать весьма похожими свойствами.

Существующие взгляды на структуру стекла можно разделить на две большие группы. У каждой из них есть свои защитники и противники. Нужно помнить, однако, что работы в этой области еще далеко не закончены и что всякое схематическое деление влечет с собою опасность излишне упростить проблему.

Почти классическая теория

Во главе первого лагеря стоит В. Захарпасен, выдвинувший теорию «деформированной решетки». Эта, ставшая уже почти классической, теория предполагает, что в стекле все-таки есть решетка – непрерывная система взаимосвязанных анионов и катионов. Основа такой решетки – тетраэдр кремнекислоти или ее стеклообразующей модификации. По Захарпасену, тетраэдры расположены так, что возникают «пустоты», которые у многокомпонентных стекол заполняются катионами других элементов. При медленном застывании стекла именно эти элементы, затвердевающие первыми, становятся центрами, вокруг которых располагаются тетраэдры стеклообразующей кремнекислоты.

Захарпасен считает, что без решетки невозможна упорядоченная структура сложного вещества. «Но чем же объяснить все аномалии стекла?» — спрашивают противники «почти классической» теории. Почему при переходе стекла из пластического состояния в твердое отсутствует характерный для всех других веществ «скачок», вызываемый кристаллизацией? Захарпасен и его сторонники призвали на помощь теоретическое представление о «неправильности» структурной решетки в стекле. Возьмите кристаллический кварц, говорят они, каждый тетраэдр кремнекислоти в нем расположен в строгом согласии с другими. Но превратите кварц в стекло, и решетка окажется «деформированной», отдельные тетраэдры в ней уже не будут правильно ориентированы один относительно другого. К сожалению подобная «модель» не могла объяснить многих экспериментальных фактов многих свойств стекла, и в итоге пришлось отказаться от деформированной решетки да и от решетки вообще.

«Намек» на кристаллизацию

Ученый академик А. А. Лебедев с самого начала выбрал другой путь. Он представляет себе стекло как аморфное вещество, у которого, однако, есть «намек» на кристаллизацию. Процесс остановился на стадии микрокристаллических образований, в которых настоящая кристаллическая решетка проявляется лишь частично. Эти структурные элементы Лебедев назвал «кристаллитами» — неполными, несовершенными кристаллами, которые собраны в конгломераты, составляющие основу всей структуры стекла.

Ученики Лебедева дополнили его теорию многочисленными опытами. Американские исследователи нашли, что кристаллитная теория Лебедева объясняет многие явления, не объяснимые теорией Захарпасена. Но в дальнейшем американцы столкнулись с фактами, идущими вразрез и с той и с другой теорией. Сейчас исследования продолжаются — ученые ищут общую концепцию, пригодную для всех видов стекла, для всех его свойств и во всех условиях, но эта концепция еще не родилась.

У стекла есть одно свойство — оно известно уже много столетий,— которое могло бы оказаться ключом к разгадке структуры. Стекло – это некристаллическое вещество, но у него есть склонность к кристаллизации, образно говоря, «желанно» кристаллизоваться. Способность к кристаллизации подавлена в момент перехода в твердое состояние, но в благоприятных условиях может проявиться, как только получит к этому стимул. Можно сказать, что в стекле имеются «революционные напряжения», направленные к созданию внутреннего порядка. Благоприятные условия для «революционной» перестройки структуры может создать определенная температура: область, в которой стекло окончательно кристаллизуется, стеклоделы называют критической, а сам процесс кристаллизации – расстекловыванием, или девитрификацией.

Неожиданный союзник

Девитрификация является кошмаром для каждого директора стекольного завода. Прекрасная, прозрачная, аморфная стекломасса заполняется кристалликами, «камешками», которые превращают стекло в брак.

Девитрификаци считалась вредной много столетий. Но, как это уже не раз бывало в других областях техники, стеклоделы научились управлять своим «врагом», научились использовать его в своих интересах. Так родилась технология «управляемой рекристаллизации». Этот процесс по аналогии с каталитическим синтезом (аналогии, впрочем, не совсем точной) иногда называют каталитическим центрообразованием. Катализатором, вызывающим лавину, является очень малое количество некоторых элементов, добавленное к расплаву. При определенных температурах они создают в аморфном веществе центры кристаллизации, и это приводит к образованию решетки.

Тверже стали, легче алюминия

В результате термической обработки в присутствии центрообразователей стекло перестает быть стеклом. Оно превращается: в вещество с удивительными механическими свойствами. Называют это вещество по-разному — «ситалл», «стеклокерамика» или «пирокерам».

Ситаллы называют материалом будущего, но уже сегодня они находят применение в промышленности. Они незаменимы там, где нужны износостойкие и особо легкие детали машин, работающие в тяжелых условиях, где нужен материал легко формирующийся и очень прочный. Ситаллы используют также для сварки стеклянных изделий, например, кинескопов, работающих в условиях глубокого вакуума. Область применения ситаллов поистине безгранична — от кухни (жаропрочная посуда) до космических кораблей. Вскоре мы, по-видимому, совсем привыкнем к управляемой рекристаллизации и забудем, что у его истоков стоял такой высокотеоретический вопрос — решетка Захарпасена или кристаллит Лебедева.

Продолжение следует.

Автор: Ярослав Марка.

Схожі записи:

Glass vs. Crystalline

Ежемесячная техническая подсказка от Tony HansenSignUp

Нет отслеживания ! Нет объявлений

! Вот почему эта страница загружается быстро!

Весь глоссарий

200 меш |325 меш |3D-дизайн |3D-принтер |3D-слайсер |3D-печать на глине |3D-печать |Абразионная керамика |Кислотные оксиды |Агломерация |Щелочные |Щелочноземельные |Аморфные | пористость |Художественные изделия |Шаровая мельница |Бамбуковая глазурь |Основная глазурь |Основное покрытие для окунания глазури |Основные оксиды |Периодический рецепт |Биск |Битовое изображение |Черный керн |Выкрашивание красок |Смешивание блендером |Волдыри |Вздутие |Вспучивание |Костяной фарфор |Борат | Бор синий | Борная фритта | Боросиликат | Разрушение глазури | Изготовление кирпича | Нанесение глазури кистью | Прокаливание | Рассчитанное тепловое расширение | Свечение | Выгорание углерода | Глазури с ловушкой углерода | Номера CAS | Отливка-отсадка | Селадоновая глазурь | Керамика | Керамическое связующее | Керамические наклейки | Керамическая глазурь |Дефекты керамической глазури |Керамические чернила |Керамический материал |Керамический оксид |Скольжение керамики |Керамическое пятно |Керамическая плитка |Керамика |Характеристика |Химический анализ |Цветность |Глина |Глиняное тело |Пористость тела глины |Глина для печей и обогревателей |Глина Жесткость |Коэффициент теплового расширения |Кодовая нумерация |Гончарная керамика |Коллоид |Краситель |Конус 1 |Конус 5 |Конус 6 |Конусная пластинка |Красная медь |Кордиеритовая керамика |Кракелюр |Кристаллические глазури |Кристаллизация |Cuerda Seca |Маркировка столовых приборов |Разложение |Дефлокуляция |Деоксилидрация |Дифференциальный термический анализ |Digitalfire Foresight |Digitalfire Insight |Digitalfire Reference Library |Глазурь с ямочками |Глазурь погружением |Глазурь погружением |Мойка в посудомоечной машине |Доломитовый матовый |Drop-and -Обжиг замачивания |Сушка трещин |Эффективность сушки |Усадка при сушке |Dunting |Пылепрессование |Фаянсовая посуда |Высолы |Инкапсулированная морилка |Ангоб |Эвтектика |Быстровоспламеняющиеся глазури |Жирная глазурь |Полевошпатные глазури |Осветляющий агент |Огнеупорный кирпич |Шамот |Прочность при обжиге |Обжиг Расписание |Усадка при обжиге |Flameware |Flashing |Флокуляция |Жидкая глазурь из расплава |Флюс |Безопасно для пищевых продуктов |Кольцо для ног |Метод формования |Соотношения формул |Вес формулы |Фритта |Fritware |Функциональность |Паспорта безопасности GHS |Стекло против кристалла |Стекло- Керамическая глазурь |Пузырьки глазури |Химия глазури |Компрессия глазури |Стойкость глазури |Подгонка глазури |Гелеобразование глазури |Нанесение глазури |Наслоение глазури |Смешивание глазури |Рецепты глазури |Усадка глазури |Толщина глазури |Глобально согласованные листы данных |Глянцевая глазурь |Зеленая прочность | Грог | Глазурь из пушечной бронзы | Ручки | Высокотемпературная глазурь | Горячее прессование | Резное украшение | Корпус из промышленной глины | Струйная печать | Остекление только внутри | Insight-Live | Интерфейс | Iron Red Glaze | Изделия из яшмы | Джиггеринг | Каки | Контроллер печи | Обжиг в печи |Дымы из печи |Система вентиляции печи |Промывка в печи |Коварский металл |Ламинирование |Выщелачивание |Свинец в керамической глазури |Твердая кожа |Известковое напыление |Ограниченная формула |Предельный рецепт |Лайнерная глазурь |Лайнерная глазурь |Жидкие яркие цвета |LOI |Низкий Температурная глазурь | Майолика | Мраморность | Замена материала | Матовая глазурь | Зрелость | Максимальная плотность | MDT | Механизм | Среднетемпературная глазурь | Текучесть расплава | Температура плавления | Оксиды металлов | Металлические глазури | Микроорганизмы | Безопасно для микроволновой печи | Минеральная фаза | Минералогия | Мокко глазури |Твердость по шкале Мооса |Моль% |Монокоттура |Мозаичная плитка |Крапчатая |Кристаллы муллита |Нативная глина |Безоксидная керамика |Масляная глазурь |Остекление после обжига |Замутнитель |Непрозрачность |Посуда |Надглазурь |Окислительный обжиг |Формула оксида |Взаимодействие оксидов |Оксидная система |Ориентация частиц |Распределение частиц по размерам |Размеры частиц |PCE |Проницаемость |Фазовая диаграмма |Фазовое разделение |Физические испытания |Пинхолинг |Глины Plainsman |Гипсовая бита |Гипсовый стол |Пластилин |Пластичность |Выщипывание |Фарфор |Фарфоровый керамогранит |Заливка Глазурование | Обработка порошка | Осаждение | Первичная глина | Первичный обжиг | Пропан | Пропеллерный смеситель | Pugmill | Пирокерамика | Пирометрический конус | Инверсия кварца | Раку | Реактивные глазури | Восстановительный обжиг | Восстановительный спекл | Огнеупоры | Огнеупорные керамические покрытия | Репрезентативный образец | Респирабельный кристаллический Кремнезем |Посуда для ресторанов |Реология |Рутиловая глазурь |Солевой обжиг |Сантехнические изделия |Скульптура |Вторичная глина |Шино глазури |Дрожание |Сито |Вибросито |Соотношение диоксида кремния и глинозема |Шелкография |Спекание |Гашение |Шликерное литье |Шликерное литье | Slipware |Суспензия |Обработка суспензии |Нанесение суспензии |Замачивание |Растворимые красители |Растворимые соли |Удельный вес |Расщепление |Окрашивание распылением |Среда для окрашивания |Герамита |Stull Chart |Сульфатная пена |Сульфаты |Площадь поверхности |Поверхностное натяжение |Подвеска |Глина для отбивки | Tenmoku |Terra Cotta |Terra Sigilatta |Испытательная печь |Теоретический материал |Теплопроводность |Тепловой удар |Термопара |Тиксотропия |Бросание |Тони Хансен |Токсичность |Торговля людьми |Прозрачность |Прозрачная глазурь |Смешивание трехосной глазури |Ultimate Particles |Подглазурная |Формула единства | Upwork |Variegation |Вязкость |Стекловидность |Витрификация |Летучие вещества |Деформация |Вода в керамике |Копение в воде |Растворимость в воде |Расклинивание |Белая посуда |Глазурь из древесной золы |Обжиг древесины |Zero3 |Zero4 |Zeta Potential

В керамике понимание разницы между стеклом и кристаллом обеспечивает основу для понимания физического присутствия глазури и глиняных тел.

Подробнее

В керамической технологии термин «стекло» противопоставляется кристаллическому состоянию, оно рассматривается как «переохлажденная жидкость». Когда кристаллические материалы затвердевают, молекулы имеют возможность ориентироваться в предпочтительном порядке во время замораживания, тогда как в стекле случайная ориентация молекул вмораживается в твердое тело. Самое известное стекло в керамике — это, конечно, глазури. Однако все неогнеупорные тела также содержат стекло как продукт плавления частиц полевого шпата (и других минералов) между зернами тугоплавких частиц (таких как кварц, минералы глинозема). Это микростекло цементирует массу нерасплавленных частиц и придает все большую плотность матрице по мере того, как оно обжигается выше.

В керамике предпочтительной структурой является стекло, которое образуется естественным путем, поскольку циклы охлаждения выполняются быстро. В природе циклы охлаждения медленные, и горные породы кристаллизуются из-за длительных периодов времени, в течение которых они должны охлаждаться. Эта кристаллизация произвела большую часть огромного количества природных минералов, которые мы находим в природе.

«Керамика для гончара — Университет Торонто Пресс» 1952 г. назвал ее «кремнеземом и двумя или более основаниями, которые объединяются при нагревании с образованием расплавленного раствора. При охлаждении раствор становится настолько вязким, что молекулы не могут свободно двигаться. достаточно, чтобы сформировать кристаллы, прежде чем будет достигнуто состояние жесткости. Если бы стеклу было позволено медленно охлаждаться, оно было бы таким же кристаллизованным и непрозрачным, как гранит — именно быстрое охлаждение с вязкостью делает стекло прозрачным. Короче говоря, твердое решение».
В 1945 году Американское общество по испытанию материалов предложило следующее определение стекла: «Стекло — это неорганический продукт плавления, охлажденный до твердого состояния без кристаллизации».

В 1962 году Британский институт стандартов принял ту же фразеологию. Позже более сложные методы получения этого состояния привели к таким изменениям, как: «Стекло — это некристаллическое твердое вещество» и… «стекло — это рентгеноаморфный материал, демонстрирующий переход в стеклообразное состояние.»

Связанная информация

Какой из них содержит больше SiO2?

Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере.

Эти глазури конуса 04 содержат 50% бората Gerstley. Остальные 50% в одном слева — это поливинилхлоридная глина, полевой шпат с очень низкой температурой плавления. Справа остальные 50% составляют кремнезем и каолин, оба очень тугоплавкие материалы. Тем не менее, глазурь справа плавится намного лучше. Как это возможно? Вероятно, потому что кремнезем и каолин поставляют Al 2 O 3 и SiO 2 , именно те оксиды, которые нужны Gerstley Borate для формирования хорошего стекла.

Молекулярная структура кристаллического и стекловидного кремнезема

Нажмите на изображение, чтобы увидеть его в полном размере

Чтобы глазури с высоким содержанием кремнезема кристаллизовались при охлаждении, необходимо несколько вещей. Во-первых, это достаточно жидкий расплав, в котором молекулы могут быть достаточно подвижны, чтобы принять предпочитаемые ими соединения. Во-вторых, охлаждение достаточно медленное, чтобы дать им время сделать это. В-третьих, медленное охлаждение должно происходить при температуре, при которой это происходит лучше всего. Кремнезем хорошо кристаллизуется, расплавы чистого кремнезема необходимо очень быстро охлаждать, чтобы предотвратить кристаллизацию. Но Аль 2 O 3 и другие оксиды разрушают гексагональную структуру силиката, делая глазурь более устойчивой к кристаллизации.

Ссылки

URL-адреса http://en.wikipedia.org/wiki/Стекло
Стекло в Википедии
URL-адреса http://en.wikipedia.org/wiki/Кристалл
Кристалл в Википедии
Глоссарий Разложение
В производстве керамики знание того, как и когда материалы разлагаются во время обжига, важно для устранения неполадок и оптимизации производства
Глоссарий Аморфный
Глоссарий Керамический
Керамические материалы являются одними из самых твердых и термостойких материалов. Керамика охватывает спектр от древней терракоты до современных высокотехнологичных материалов.
Глоссарий Керамическая глазурь
Керамические глазури — это стекла, приспособленные для работы с глиняным телом, на которое они наносятся.
Глоссарий Минералогия
Необработанные керамические материалы представляют собой минералы или смеси минералов. Принимая во внимание их характеристики, техники могут рационализировать применение химии глазури.
Глоссарий Кристаллические глазури
Тип керамической глазури, изготавливаемой гончарами. Гигантские разноцветные кристаллы, выращенные на суперглянцевой глазури с низким содержанием оксида алюминия путем многократного выдерживания и выдержки во время охлаждения
Глоссарий Кристаллизация
Керамические глазури образуют кристаллы при охлаждении, если химический состав правильный и скорость охлаждения достаточно низкая, чтобы позволить молекулам двигаться в предпочтительную ориентацию.
Недвижимость Кристаллизация глазури
Проекты Минералы
Материалы Вулканический пепел
By Тони Хансен
Следуйте за мной на

Есть вопрос?

Купи мне кофе и мы поговорим



https://digitalfire.com, все права защищены
Политика конфиденциальности

Хрусталь и стекло: различия и часто задаваемые вопросы

Если вы планируете полный обед для элегантного мероприятия или хотите добавить изысканности романтическому ужину, вы можете отправиться в фарфоровый шкаф, чтобы вытащить хороший кристалл. Хрустальное стекло долгое время ассоциировалось с изысканной кухней, но почему оно считается более роскошным, чем обычное стекло? Ниже мы разъясним разницу между хрусталем и стеклом, чтобы помочь вам накрыть стол для вашего следующего мероприятия.

Купить все хрустальное стекло

Хрусталь и стекло

При сравнении стекла и хрусталя хрусталь — это вид стекла, который содержит укрепляющие минералы, такие как оксид свинца, карбонат калия и кремнезем, чтобы сделать материал долговечным. Дополнительная прочность позволяет кристаллу формоваться в тонкие, изящные формы. Стандартное стекло обычно изготавливается из песка, кальцинированной соды и известняка, что делает его прочным, но не может быть отформовано таким же тонким, как хрусталь. Кристалл также способен преломлять свет, в то время как стекло, как правило, лишено этой способности, что делает кристалл более востребованным для торжественная сервировка стола и дороже стекла.

Что такое стекло?

Стекло — это прозрачный материал, который можно расплавить и отлить в твердые формы. Он сделан из песка, кальцинированной соды и известняка, но могут быть добавлены другие минералы, такие как кремнезем и барий, чтобы управлять его цветом, прочностью и толщиной.

Стекло с низким содержанием минералов не является пористым, что делает стекло пригодным для мытья в посудомоечной машине и термостойким. Некоторые популярные типы стекла, используемые в общественных местах, — это боросиликатное стекло, обычно используемое для стеклянных контейнеров для хранения пищевых продуктов, и плавленое кварцевое стекло, используемое для объективов фотоаппаратов и лабораторного оборудования.

Что такое кристалл?

Хрусталь – это прозрачный материал, изготовленный из тех же ингредиентов, что и стекло, но с добавлением оксида свинца или оксида металла. Дополнительные ингредиенты заставляют кристалл сохранять свою целостность даже при резке или выдувании. Добавленные ингредиенты в хрустальное стекло делают материал слегка пористым, придавая ему способность блестяще преломлять свет. Однако это также означает, что материал нельзя мыть в посудомоечной машине.

Хрусталь производится компаниями по всему миру и может быть изготовлен с различным содержанием оксида свинца. В отличие от названия, хрустальное стекло на самом деле не содержит кристаллической структуры в своем вещественном составе. Название происходит от итальянского термина «Cristallo», который использовался для обозначения высококачественного стекла ручной выдувки в Мурано, Италия. Его связь с изысканностью делает хрусталь желанным и более дорогим, чем стекло.


Различия между стеклом и хрусталем

Стекло и хрусталь изготавливаются путем нагревания в печи до расплавления. Затем они выдуваются стеклодувом и придают им желаемую форму. Тем не менее, эти два материала имеют различные различия, от их химического состава и веса до того, как они преломляют свет и реверберируют звук. Мы внимательно рассмотрим их различия ниже, чтобы понять, почему хрусталь имеет более высокую цену.

Различия во внешнем виде

  • Стекло: Стекло часто имеет слегка туманный внешний вид и обычно может иметь оттенок в зависимости от ингредиентов, входящих в его состав. Он может иметь зеленый оттенок, если он сделан из железа, или синий оттенок, если он сделан из натронной извести.
  • Хрусталь: Хрусталь обладает невероятной прозрачностью , что делает его желанным выбором для высококачественной стеклянной посуды и украшений.

Разница в весе

  • Стекло: Стекло легче по весу по сравнению с хрустальными изделиями того же дизайна.
  • Хрусталь: Поскольку хрусталь содержит свинец или другие металлы, он имеет тенденцию быть тяжелее по весу, чем стандартное стекло того же дизайна.

Различия в толщине

  • Стекло: Из-за содержания натронной извести в своем химическом составе стекло требует высокой рабочей температуры и довольно быстро затвердевает после нагревания, в результате чего получается толстый обод . Этот материал более хрупкий, чем хрусталь, поэтому края большинства чашек будут усилены для большей прочности.
  • Хрусталь: Хрусталь можно нагревать при более низких температурах, чем стекло, из-за карбоната свинца и калия в составе. Это позволяет стеклодуву легче обрабатывать материал и делать его тонким . Дополнительные химические вещества также помогают материалу оставаться прочным при растяжении дальше, чем стекло.

Различия в разрезах

  • Стекло: Поскольку стекло затвердевает быстрее, чем хрусталь, на его ручную резку уходит меньше времени. Материал, как правило, слишком горячий, чтобы работать с ним в перчатках, поэтому стеклу обычно придают форму в горячем состоянии или выдувают в форму. Любые порезы на поверхности обычно острые, жесткие и ломкие .
  • Хрусталь: Так как кристалл упрочнен своими минералами, он достаточно мягкий, чтобы добавлять на его поверхность гладкие вырезанные вручную детали без ущерба для его прочности. Материал более податлив, чем стекло, что позволяет художнику добавлять замысловатые узоры. Затем срезы можно полировать и полировать, не опасаясь разрушения конструкции.

Различия преломления

  • Стекло: В стекле очень мало металла, а это означает, что свет будет проходить сквозь оконное стекло, как , без преломления . Натровая известь в стекле не обладает втягивающими способностями.
  • Хрусталь: Благодаря содержанию свинца и металла в хрустале этот материал может преломлять свет, проходящий через него в правильном положении. Свет рассеивается от кристалла радужного оттенка , что делает этот материал желанным для украшения и посуды.

Отличия звука

  • Стекло: Стекло издает глухой звук при постукивании или щелчке. Звук обычно короткий и тонкий.
  • Кристалл: При постукивании кристалл издает приятный звон колокольчика . Содержание свинца в материале позволяет немного продлить звуки.

Преимущества

  • Стекло: Стеклянная посуда — отличный вариант для повседневного использования, поскольку она сделана толстой и прочной. Его можно мыть в посудомоечной машине для облегчения очистки, а усиленный край предотвращает появление сколов и трещин.
  • Хрусталь: Хрусталь красиво преломляет свет, превращая его в радугу. Это делает его отличным выбором для чашек, мисок, ваз, бокалов для шампанского, люстр и украшений. Его также можно формовать тонким, что означает, что винные бокалы могут иметь тонкий обод, обеспечивающий непрерывный поток вина. Хрусталь также популярен на свадьбах из-за звенящего звука, который он издает, когда чокаются бокалы.

Часто задаваемые вопросы о кристаллах

Хотя хрусталь существует с 17 века, до сих пор остается много вопросов, связанных с его безопасностью и обработкой. Ниже мы ответим на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов о хрустале.

Что такое свинцовый хрусталь и насколько он безопасен?

Свинцовый хрусталь – это стекло, в котором оксид свинца используется в качестве упрочняющего и осветляющего агента. Свинцовый хрусталь не считается безопасным для хранения напитков или продуктов питания. Существует низкий риск потребления свинца, если вы используете свинцовый хрусталь для одной порции напитка или еды. Однако, если вы храните жидкость в свинцовом хрустале в течение длительного периода времени, например, храните виски в графине, вы можете подвергаться риску попадания свинца в ваш напиток.

Согласно Европейскому Союзу, хрусталь должен содержать не менее 24% оксида свинца, чтобы получить титул свинцового хрусталя. Все, что ниже этого рейтинга, должно быть строго помечено как хрустальное стекло или кристаллическое. В Соединенных Штатах любое стекло с содержанием оксида свинца 1% может иметь маркировку хрусталя.

Все ли кристаллы содержат свинец?

Не все хрустальные стекла содержат свинец.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *