История появления стекла

 
Первенство в создании стекла делят между собой многие древние царства, которые связало Средиземное море. Археологи находят маленькие сосуды для благовоний на землях, где за несколько тысячелетий сменили друг друга великие царства Шумера и Аккада, Вавилонии и Ассирии. Радиоуглеродный анализ определяет возраст первых "флаконов для духов" в 5,5 тысяч лет от наших дней. А в Берлинском музее лежит самая древняя в мире стеклянная бусинка, которую нашли в Египте. Маленькому шарику из зеленоватого стекла (диаметр - 9 мм), найденному на территории древних Фив, определили возраст около 5,5 тысяч лет.
 
ideaИнтересный факт
На сегодняшний день, самыми востребованными строительными материалами является бетон, металл и стекло.

Поэтому определить точное место, где первый стекловар сделал первый предмет из прозрачного и твердого материала, археология отказывается, заявляя, что сделали это замечательное открытие одновременно в нескольких местах. Высокие температуры древних печей, в которых кузнецы – металлурги плавили медь и бронзу, могли расплавить кварцевый песок с содой. Или какой – нибудь египетский гончар обжигал фаянсовый горшок и обнаружил на его поверхности гладкий сине-зеленый слой неизвестного ему вещества.

Есть легенда, объясняющая появление технологии стекловарения. Древнеримский писатель - историк и естествоиспытатель Плиний Старший, живший в I веке нашей эры, в своих трудах ("Естественной истории") записал, что первый слиток стекла обнаружили финикийские купцы – мореплаватели в своем потухшем костре. Торговцы обложили кострище кусками африканской соды и "испекли" стекло.

Египетские бусины, амулеты и глазурь, месопотамские сосуды показывают, что технология производства стекла как самостоятельного материала определилась именно на берегах Средиземного моря. В Индии и Китае археологи обнаруживают стеклянные предметы, но их возраст "моложе" на 1,5 – 2 тысячи лет.

Из чего делают стекло: Состав стекла 

 

Физики определяют стекло как аморфное состояние вещества, близкое по свойствам к промежуточному состоянию между твердым телом и жидкостью. Отсутствие определенной кристаллической структуры (изоморфное состояние) в сплаве нескольких оксидов позволяет стеклу сохранять "текучесть", изменяемую при повышении температуры. Межатомные расстояния в стекле увеличены и неопределенны, поэтому физики до сих пор спорят, какое определение стеклообразной структуры будет наиболее верным.

В классический (и исторический) состав стекла входят:
  • 70 – 75% - оксид кремния, или кварц (SiO2), получаемый из чистого кварцевого песка. Богемские стекловары делали стекло из природного кварца (горного хрусталя), а венецианские мастера использовали чистый промытый песок из реки По;
  • 5- 8% - Окись кальция (CaO). Египтяне получали его из измельченных в муку раковин морских моллюсков, а в средние века европейцы извлекали известь из морских водорослей или древесной золы, пока не раскрыли состав осадочных пород (известняка). Окись придает стеклу блеск и химическую устойчивость;
  • 16-18% - оксиды натрия (Na2O) и калия (K2O). Источником натрия служила минеральная или выщелоченная из золы водорослей сода, а калий получали из поташа, который получался из золы хвойных и буковых деревьев (для получения 1 кг поташа требовалось сжечь 1 тонну древесины).

Кроме этих трех компонентов в стекле содержатся оксиды других металлов (магния, железа, свинца, молибдена, алюминия, бария). Добавление или замена одного оксида металла на другой изменяют свойства стекла. Введение свинца в больших количествах вместо кальция и натрия подарило нам оптическое стекло для очков, радиационно-устойчивое стекло для защиты от радиации и хрусталь, в котором преломление света превращается в игру радужных лучей.

Когда изобрели стекло для окон?

 

Обычное оконное стекло состоит из оксидов кремния (72%), кальция (7%), натрия (15%), магния (4%) и алюминия (2%). К составу прозрачного и бесцветного материала пришли в средние века, но сделать лист гладким и тонким оказалось сложнее. Историки считают, что вставить стекло в окно придумали римляне. Первое оконное стекло нашли на раскопках г. Помпеи. В II в. сирийские стеклодувы изобрели способ изготовления плоского стекла вращением стеклянного пузыря (пока он не затвердел) на специальной трубке – понтии. Получался плоский тонкий диск, который потом разрезался на квадраты.

Разрезание горячего цилиндра по длине и разворачивание на плоской поверхности позволило увеличить размеры листа. Этот метод просуществовал с XI до начала XX века.

В 1902-1905 годах бельгийский инженер Э. Фурко разработал метод вертикального вытягивания стеклянной ленты из расплава в печи. Жидкий материал остывал за то время, пока непрерывная лента поднималась вверх, и на высоте 5-6 метров алмазный стеклорез отсекал твердый лист по размеру.

Британская фирма "Пилкингтон" разработала горизонтальное формирование стеклянного полотна на поверхности расплавленного олова, названное "флоат-метод", и ввела в 1959 году в производство. Непрерывный лист вытягивается по идеально гладкой и равномерно прогретой поверхности металла. После формовки лист поступает в печь для отжига, где происходит окончательная доводка (снимаются напряжения). Стекло не нуждается в полировке и лишено внутренних структурных уплотнений-свилей, характерных для вытянутого листа. Современное оконное стекло делается только по этой технологии, включая стекла из которых делают зеркала и автомобильные стекла.


 В следующих статьях вы сможете узнать кто и когда придумал механические часы и самолет 17.08.2017