شیشه

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از شیشه‌سازی)
پرش به: ناوبری، جستجو
یک گوی شیشه‌ای.

شیشه یک جامد بی‌ریخت (غیر بلوری) است که می‌تواند رفتار انتقالی از یک جامد سخت و شکننده به یک مادهٔ مذاب لاستیک شکل و برعکس داشته باشد. این رفتار که انتقال شیشه نام دارد در محدودهٔ مواد بی‌ریخت و یا بی‌ریخت‌های نیمه بلوری دیده می‌شود. شیشه‌ها معمولاً ترد و در برابر نور شفاف اند. پرکاربردترین گونهٔ شیشه، شیشه آهک سوددار است که از نزدیک به ۷۵٪ سیلیسیم دی‌اکسید (SiO۲) و سدیم اکسید (Na۲O) که از نمک سدیم بدست می‌آید، آهک (CaO) و چند افزودنی جزئی بدست می‌آید. نام شیشه معمولاً برای اشاره به این گونه از آن است.

شیشه‌های سیلیکاتی بیشتر شفاف اند از این رو کاربرد فراوانی دارند از آن جمله می‌تواند به کاربرد فراوان آن‌ها در صنعت ساختمان و در و پنجره‌های شیشه‌ای اشاره کرد. هرچند امروزه بیشتر از آن به عنوان روکش مواد دیگر استفاده می‌شود چون می‌تواند هر شکلی را به خود بگیرد. کاربرد دیگر شیشه، استفادهٔ سنتی آن به عنوان کاسه، گلدان، بطری و ... است. اگر شیشه صلب تر باشد در تولید تیله، تسبیه و وسایل تزئینی شیشه‌ای کاربرد پیدا می‌کند. شیشه می‌تواند بازتابنده یا شکنندهٔ نور باشد این ویژگی‌ها می‌تواند با برش یا جلا بدست آید و در تولید عدسی، منشور یا ظرف‌های بلوری کاربرد داشته باشد. همچنین با کمک نمک‌های فلزی می‌توان به شیشه رنگ داد یا آن را رنگ آمیزی کرد. این توان باعث کاربرد فراوان شیشه در کارهای هنری و شیشه‌های رنگی شد. شیشه با اینکه شکننده است اما بسیار پایدار است، عمر برخی از شیشه‌های یافت شده به دوران آغازین ساخت شیشه باز می‌گردد.

تعریف شیشه در دانش متفاوت است، شیشه به هر جامدی گفته می‌شود که هیچ ساختار بلوری ندارد (مانند جامد بی ریخت) و در برابر گرما و مذاب شدن رفتاری مانند انتقال شیشه از خود نشان می‌دهد. این گونه شیشه می‌توان گفت از مواد گوناگونی بدست می‌آید مانند آلیاژ فلزها، گدازه‌های یونی (یون ذوب شده)، محلول آبی، مایع‌های مولکولی و بسپارها. در بسیار کاربردها (بطری، محافظ‌های چشمی)، شیشه‌های بسپاری (شیشهٔ اکریلیکپلی‌کربنات، پلی‌اتیلن ترفتالات گزینهٔ سبک تری نسبت به شیشه‌های سیلیکاتی اند.

تعریف فرهنگ معین: شیشه جسمی است شفاف و حاکی ماورا و شکننده و مخلوطی است از سیلیکات‌های قلیایی. این اجسام را در کوره و در قالب می‌ریزند. شیشه دارای شکل هندسی نیست و در نتیجه می‌توان آن را به شکل دلخواه درآورد اما ساده ترین تعریف از شیشه آن است که شیشه مایعی است سفت شده که در ساختار آن هیچ نوع بلوری وجود ندارد.

شیشه‌های سیلیکاتی[ویرایش]

مواد سازنده[ویرایش]

سیلیسیم دی‌اکسید (با ترکیب شیمیایی SiO۲) پایه‌ای ترین مادهٔ سازندهٔ شیشه است. در طبیعت، در اثر برخورد آذرخش با ماسه واکنش شیشه‌شدگی کوارتز رخ می‌دهد که در نتیجهٔ آن یک ساختار توخالی (لوله‌ای) ریشه مانند، به نام سنگ آذرخشی پدید می‌آید.

شیشهٔ سیلیسی که در درجهٔ نخست از سیلیس ساخته شده است به دلیل داشتن دمای انتقال بالای ۱۲۰۰ درجهٔ سانتیگراد، برای کاربردهای ویژه‌ای مورد نیاز است اما برای عموم چندان کاربرد ندارد[۱] به همین دلیل چند مادهٔ خام دیگر هم به ترکیبات آن افزوده می‌شود تا فرایند ساخت را آسان تر کند. یکی از این مواد سدیم کربنات (Na۲CO۳) است که دمای انتقال شیشه را پایین می‌آورد. سدیم کربنات باعث می‌شود تا شیشه در آب قابل حل شود، برای جلوگیری از این ویژگی مقداری آهک (اکسید کلسیم CaO) که از سنگ آهک بدست می‌آید، به همراه اکسید منیزیم (MgO) و آلومینا (Al۲O۳) به آن افزوده می‌شود تا شیشه پایداری بیشتری پیدا کند. شیشه در نهایت از ۷۰ تا ۷۴ درصد وزنی سیلیس ساخته شده است و شیشه آهک سوددار نام دارد.[۲] این گونه از شیشه ۹۰ درصد از شیشهٔ تولیدی را دربر می‌گیرد.

بیشتر شیشه‌های در دسترس مواد خام دیگری هم دارند تا ویژگی‌های آن‌ها اندکی تغییر کند برای نمونه شیشهٔ کریستال و برخی گونه‌های بلور، نسبت به شیشه‌های معمولی درخشان تر اند چون دارای ضریب شکست، پاشش نوری و بازتاب بالاتری اند. افزودن باریم باعث افزایش ضریب شکست می‌شود. دی‌اکسید توریم به شیشه ضریب شکست بالا و پاشش نوری پایین می‌دهد درگذشته از این گونه شیشه در ساخت عدسی‌های با کیفیت بالا بهره برده می‌شد اما به دلیل واپاشی هسته‌ای کاربرد آن متوقف شد و با اکسید لانتان جایگزین شد.[نیازمند منبع] افزودن آهن به شیشه باعث می‌شود تا شیشه بتواند انرژی فروسرخ را جذب کند این ویژگی در فیلترهایی که باید گرما را جذب کنند مانند نورافکن‌های فیلم برداری مورد نیاز است. همچنین اکسید سریم (IV) باعث می‌شود تا شیشه طول موج‌های فرابنفش را جذب کند.[۳]

در ادامه فهرستی از پرکاربردترین شیشه‌های سیلیسی، مواد سازنده و کاربرد آن‌ها آمده است:

  1. شیشهٔ سیلیسی: سیلیس (SiO۲). دارای انبساط گرمایی بسیار پایین، بسیار سخت و پایدار در برابر دماهای بالا (۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ درجهٔ سانتیگراد) و مقاوم ترین در برابر سرد و گرم شدن. این شیشه مناسب کار در دماهای بالا است مانند: لوله‌های کوره، بوته‌های آهنگری (ذوب فلزات) و ...
  2. شیشهٔ آهک سوددار: ۷۲٪ سیلیس + ۱۴٫۲٪ اکسید سدیم (Na۲O) + منیزیم ۲٫۵٪ + آهک ۱۰٫۰٪ + آلومینا ۰٫۶٪. شفاف، به آسانی شکل می‌پذیرد و بهترین گزینه برای شیشهٔ پنجره است. انبساط گرمایی بالایی دارد و پایداری کمی در برابر گرما (۵۰۰ تا ۶۰۰ درجهٔ سانتیگراد). کاربرد در پنجره، ظرف‌های شیشه‌ای، حباب روشنایی (لامپ) و شیشهٔ لوازم دکوری موجود در خانه مانند شیشهٔ میز و ...
  3. شیشهٔ سدیم بوروسیلیکات، پیرکس: ۸۱٪ سیلیس + ۱۲٪ اکسید بور + اکسید سدیم ۴٫۵٪ + آلومینا ۲٫۰٪. پایدارتر از شیشهٔ پنجره در برابر انبساط گرمایی است و به عنوان شیشه‌های آزمایشگاهی، شیشه‌های آشپزی، چراغ خودرو و ... کاربرد دارد. شیشه بوروسیلیکات (مانند پیرکس) هم همین مواد خام اکسید بور و سیلیس را دارد دارای ضریب انبساط گرمایی نسبتاً پایینی است (۳٫۲۵‎×۱۰–۶/°C برای پیرکس[۴] در مقایسه با ۹‎×۱۰-6/°C برای شیشهٔ آهک سوددار[۵]) به همین دلیل ابعاد آن‌ها بسیار پایدار است و البته به دلیل انبساط گرمایی کمتر دچار تنش می‌شوند درنتیجه در برابر گرمای ناگهانی کمتر آسیب پذیرند. کاربرد آن‌ها در وسایل آشپزخانه، ابزارهای نوری و شیشه‌های نگهدارندهٔ دارو و مواد شیمیایی است.
  4. شیشهٔ بلور: سیلیس ۵۹٪ + اکسید سدیم ۲٫۰٪ + اکسید سرب ۲۵٪ + اکسید پتاسیم ۱۲٪ + آلومینا ۴٪ + اکسید روی ۱٫۵٪. دارای ضریب شکست بالا، بسیار درخشان دیده می‌شوند؛ ویژگی کشسانی بالایی دارند و می‌توان از آن‌ها ابزارهای شیشه‌ای حلقه مانند درست کرد. در کارخانه‌ها کاربرد دارند اما پایداری چندانی در برابر گرما ندارند.
  5. شیشهٔ آلومینوسیلیکات: سیلیس ۵۷٪ + آلومینا ۱۶٪ + اکسید بور ۴٪ + اکسید باریم ۶٪ + اکسید منیزیم ۷٪ + آهک ۱۰٪. کاربرد فراوان در ساخت فایبرگلاس، ساخت شیشه‌های مقاوم شده با پلاستیک (قایق، چوب ماهیگیری و ...) و حباب لامپ‌های هالوژن.
  6. شیشهٔ اکسیدی: آلومینا ۹۰٪ + اکسید ژرمانیم ۱۰٪. شیشه‌ای بسیار شفاف؛ کاربرد در خط‌های شبکهٔ فیبر نوری، در یک کیلومتر طول تنها ۵٪ از شدت نور از دست می‌رود.[۶]
یک شیشهٔ طبیعی که در اثر برخورد شهاب‌وار پدید آمده است، بوهم

مادهٔ سازندهٔ دیگر برای شیشه، شیشه‌های بازیافت شده است. این شیشه‌ها در مواد خام و انرژی صرفه جویی می‌کنند اما ناخالصی‌های موجود در آن‌ها می‌تواند باعث ضعف محصول شود. عامل‌هایی مانند سدیم سولفات، سدیم کلرید یا تری اکسید آنتیموان به شیشه افزوده می‌شوند تا شمار حباب‌های هوای موجود را کم کنند.[۲]

ویژگی‌های فیزیکی[ویرایش]

همچنین ببینید: فهرست ویژگی‌های فیزیکی شیشه

ویژگی‌های نوری[ویرایش]

کاربرد شیشه به عنوان عدسی

مهم ترین دلیل تولید شیشه ویژگی شفاف بودن آن در برابر طول موج‌های مرئی است نقطهٔ مقابل شیشه مواد چندبلوری است که نور مرئی را از خود عبور نمی‌دهند.[۷] سطح شیشه معمولاً هموار است چون هنگام تشکیل، مولکول‌های بسیار سرد شدهٔ مایع دیگر مجبور نیستند هندسهٔ بلورهای سخت را به خود بگیرند بلکه نیروی کشش سطحی باعث شکل گرفتن آن‌ها می‌شود و به صورت میکروسکوپی سطحی هموار بدست می‌آید. این ویژگی‌ها باعث شفافیت و درخشندگی شیشه می‌شود و حتی در شیشه‌های رنگی (که نور را جذب می‌کنند) هم قابل مشاهده است.[۸]

شیشه این توان را دارد تا نور را بشکند، آن را بازتاب کند و بدون اینکه نور دچار پراکندگی شود برپایهٔ نورشناسی هندسی آن را از خود بگذراند. این ویژگی‌ها در ساخت عدسی و پنجره مورد نیاز است. شیشه‌های معمولی ضریب شکستی نزدیک به ۱٫۵ دارند. بر پایهٔ معادله‌های فرسنل، بازتاب یک ورق شیشه در محیط معمولی و در هوا، نزدیک به ۴٪ در یکای سطح است و گذر نور از آن برای یک جزء (دو روی سطح) نزدیک به ۹۰٪ است. کاربرد دیگر شیشه در الکترونیک نوری است برای نمونه فیبر نوری.

دیگر ویژگی‌ها[ویرایش]

در فرایند تولید شیشهٔ سیلیسی این امکان وجود دارد که آن را مذاب کرد، در قالب ریخت و دوباره از قالب بیرون آورد و از هندسهٔ صاف و ساده تا شکل‌های پیچیده به آن بخشید. محصول نهایی شکننده و آسیب پذیر خواهد بود مگر اینکه لایه لایه بر روی آن کارهای ویژه صورت گیرد. اما به هر حال ماندگاری شیشه در بیشتر شرایط بسیار بالا است، بسیار آهسته دچار خوردگی و فرسایش می‌شود و در برابر واکنش‌های آب و حمله‌های شیمیایی پایدار است به همین دلیل مناسب ترین گزینه برای نگهدارنده‌های مواد شیمیایی و خوراکی است.

تولید امروز[ویرایش]

پس از آنکه مواد خام شیشه و درصد هر یک از آن‌ها بدست آمد، این مواد به کوره برده می‌شود. تولید انبوه شیشهٔ آهک سوددار از مذاب کردن مواد اولیه در کوره‌های گازی بدست می‌آید. کوره‌های کوچکتر مانند ذوب کننده‌های الکتریکی یا کوره‌های دیگ مانند هم وجود دارند که برای شیشه‌های ویژه بکار می‌روند.[۲] پس از ذوب و یکدست کردن مخلوط و از بین بردن حباب‌های کوچک هوا، شیشه شکل می‌گیرد. شیشه‌های تخت در و پنجره و کاربردهای مانند آن از راه فرایندی به نام شیشهٔ شناور ساخته می‌شوند. این فرایند در سال‌های ۱۹۵۳ تا ۱۹۵۷ از سوی آلستر پیلکینگتن و کنث بیکرستف[۹] ارائه شد. آن‌ها شیشه را در یک حمام قلع مذاب به صورت لوله‌ای و پیوسته دور خود می‌پیچیدند و شیشه در این حمام شناور بود و از بالا برای اینکه سطح همواری بر رویش تشکلیل شود آن را در برابر فشار نیتروژن قرار می‌دادند.[۱۰] بطری‌ها و ظرف‌های شیشه‌ای معمول از راه دمیدن و فشار بدست می‌آیند. البته علاوه بر این روش‌ها، راه‌های دیگری هم برای تولید شیشه وجود دارد.

شیشه در هنر امروز

پس از آنکه شیشه شکل دلخواه را به خود گرفت آن را به آرامی سرد می‌کنند تا تنش‌های حرارتی موجود از بین برود. ترمیم سطح، لایه لایه کردن و پوشاندن سطح شیشه با یک مادهٔ ویژه همه از فرایندهای شیمیایی است که در ادامهٔ ساخت شیشه قرار دارد این فرایندها برای بالا بردن پایداری و مقاومت شیشه (مانند شیشهٔ ضد گلوله) و یا دادن برخی ویژگی‌های نوری به آن (مانند شیشه ضد انعکاس) دنبال می‌شوند.

رنگ[ویرایش]

با افزودن برخی یون‌های الکتریکی که به صورت یکنواخت در شیشه پراکنده می‌شوند و یا با پراکنده کردن دانه‌های بسیار ریز در شیشه (مانند شیشهٔ فتوکرومیک) می‌توان شیشه‌های رنگی بدست آورد.[۱۱] شیشهٔ آهک سوددار اگر نازک باشد در چشم معمولی بی رنگ به نظر می‌آید. افزودن اندکی ناخالصی اکسید آهن (II) تا ۰٫۱ درصد وزنی،[۱۲] رنگ سبز کمرنگ به شیشه می‌دهد که در شیشه‌های ضخیم تر یا با کمک ابزارهای نوری این رنگ به خوبی دیده می‌شود. اما رنگ سبز پررنگ مانند بطری‌های سبز رنگ از افزودن اکسید آهن (II) و اکسید کروم (III) بدست می‌آید. گوگرد به همراه کربن و نمک‌های آهن، باعث بدست آمدن پُلی سولفید آهن و تولید شیشه‌های کهربایی با بازهٔ رنگ زرد تا نزدیک به سیاه می‌شود.[۱۳] اگر اندکی دی‌اکسید منگنز به شیشه‌ای که با آهن سبز شده است افزوده شود، رنگ سبز آن از میان می‌رود. این ویژگی‌ها در کارگاه‌های هنری بسیار کاربرد دارد برخی شیشه‌ها را به صورت رنگی خریداری می‌کنند و برخی خودشان به مواد خام رنگ اضافه می‌کنند.

ظرف شیشه‌ای رنگی اثر دیوید پاچن

پیشینه[ویرایش]

نخستین شیشه‌ای که پدید آمده همان شیشه‌هایی بوده که در طبیعت بویژه در منطقه‌های آتشفشانی بوجود آمده است، شیشهٔ ابسیدین احتمالاً توسط مردمان دوران سنگی استفاده می شده و به دلیل محدودیت منابع آن و نیازی که به ابزارهای بُرنده وجود داشته، به گستردگی در سراسر جهان آن روزگار، داد و ستد می شده است. به هر روی، باستان شناسان بر این باورند که احتمالاً نخستین شیشه در ناحیهٔ ساحلی سوریهٔ امروز، میان‌رودان یا مصر باستان ساخته شده است.[۱۴] شیشه در حدود ۳۶۰۰ سال پیش از میلاد در مصر ساخته شده است.[۱۵] شیشه‌های کهن نور را از خود عبور نمی‌دادند وبه علت نا خالصی‌های موجود در آن‌ها، رنگی به نظر می‌رسیدند. کهن ترین شیشه‌ای که تا کنون پیدا شده، خرمُهره‌ای مربوط به نیمهٔ هزارهٔ سوم پیش از میلاد است و احتمالاً به صورت تصادفی در هنگام فلزکاری (سرباره) یا ساختن سفال، پدید آمده است.[۱۶]

شیشه به عنوان یک ابزار تجملاتی باقی‌ماند و فروپاشی‌ها و رویدادهایی که در پایان عصر برنز رخ داد باعث توقف گسترش شیشه شد. گسترش بومی روش‌های ساخت شیشه در آسیای جنوبی در حدود ۱۷۳۰ پیش از میلاد آغاز شد.[۱۷] در چین باستان ساخت شیشه نسبت به سرامیک و فلز احتمالاً آغاز دیرتری داشته. در امپراتوری روم، ابزارهای شیشه‌ای در منطقه‌های مسکونی، صنعتی و مراسم خاکسپاری پیدا شده است.

دیوار شیشه‌ای، موزهٔ شیشهٔ فرانسه

شیشه به صورت گسترده در قرون وسطی کاربرد داشته است. در کنده کاری‌های باستان شناسی که در سراسر انگلستان انجام شده بود هم در مناطق مسکونی و هم گورستان‌ها شیشه‌های آنگلوساکسون پیدا شده بود. در دوران آنگلوساکسون برای تولید مجموعه‌ای از وسایل زندگی مانند پنجره، ظرف آشپزخانه و حتی لوازم زینتی، شیشه بکار برده می‌شد. از سدهٔ ۱۰ اُم به این سو، شیشه به صورت رنگی برای پنجرهٔ کلیساهای معمولی و جامع مورد استفاده قرار می گیرفت. کلیسای سن-دنی و کلیسای جامع شارتر دو نمونهٔ شناخته شدهٔ این کاربرد است. تا سدهٔ ۱۴ ام میلادی معماران به استفاده از شیشه‌های رنگی برای ساختمان‌ها روی آوردند مانند بنای سن-شپل در پاریس (۱۲۰۳ تا ۱۲۴۸)[۱۸] با آغاز رنسانس و دگرگونی معماری کاربرد شیشه‌های رنگی بزرگ کم شد و کاربرد آن در خانه‌های مردمی بیشتر شد. با پیشرفت دانش و فن این شیشه‌ها ارزان تر شدند و کاربرد آن‌ها همگانی تر و البته امکان تولید ارزان آن‌ها در قالب‌های بزرگ فراهم شده بود. در سدهٔ ۱۹ ام میلادی و همراه با معماری گوتیک نوین، نگاه تازه‌ای به شیشه‌های رنگی شد.

در سدهٔ ۲۰ میلادی گونه‌های تازه‌ای از شیشه به صورت لایه لایه‌ای، مسلح (مقاوم سازی شده) و آجری به بازار آمد که کاربرد شیشه در ساختمان سازی را افزایش داد. ساختمان‌های چند طبقه بیشتر از دیوار پرده‌ای که تقریباً به تمامی از شیشه است، ساخته شده‌اند. در آغاز شیشه به دلیل نداشتن واکنش با آب و به عنوان ظرف کاربرد داشت اما در پایان سدهٔ میانی ویژگی‌های نوری آن بیشتر مورد توجه قرار گرفت و تولید عدسی، ابزارهای ستاره شناسی و پس از آن ابزارهای پزشکی و دانش، گسترش یافت.

در سدهٔ ۱۹ میلادی در روش‌های باستانی تولید شیشه، بویژه شیشه‌های نقش برجسته دگرگونی‌هایی پدید آمد. این تغییر روش برای نخستین بار از زمان امپراتوری روم پدید می‌آمد و بیشتر در طرح‌های نوکلاسیک دیده می‌شد. در جنبش هنر نو از این شیشه‌ها به فراوانی بهره برده شد. با گذشت زمان کم کم کارگاه‌های کوچک شیشه‌های هنری در همه جا دیده شد.

شیشه در ایران[ویرایش]

قدیمی‌ترین شیشه در ایران متعلق به هزاره دوم پیش از میلاد است. نمونه‌هایی از هزاره دوم تا مقارن میلاد مسیح شامل عطردان‌ها، النگوها، تندیس‌ها و کاسه‌ها و تنگ‌های متعدد به‌دست آمده‌است. در حفاری‌های چغازنبیل مربوط به دوره پیش از تاریخ، بطری‌هایی شیشه‌ای یافت شده‌است، که نشان از وفور شیشه در عیلام کهن دارد.

از تمدن مارلیک مهره‌های شیشه‌ای که عمر آنها به ۳۴۰۰ سال پیش می‌رسد، پیدا شده‌است. همچنین ظروف شیشه‌ای مایل به شیری در کاوش‌های لرستان به‌دست آمده‌است. از زمان هخامنشیان آثار شیشه‌ای چندانی در دست نیست. در آن دوره مهره‌های شیشه‌ای ایران در سراسر جهان قدیم معروف بوده که ظاهراً به رنگ سیاه و سفید بوده‌است.

هنرمندان ساسانی در تراش دادن شیشه مهارت مخصوصی داشته‌اند. شیشهٔ ساسانی در چین ارج بسیار داشته و به‌ویژه شیشه لاجوردی را گرانبها می‌شمردند. جام‌های پایه‌دار با نقش حلقه‌های برجسته از دوره اشکانیان و ساسانیان به‌جای مانده‌است.

ظروف شیشه‌ای دورهٔ اسلامی تحت تأثیر طرح‌های قبل از اسلام است. در دورهٔ سلجوقی و تا زمان هجوم مغول، افزارها و ظروف‌های بسیار زیبای شیشه‌ای از کوره‌های شیشه‌گری گرگان بیرون می‌آمد که به نازکی کاغذ و گاه مینایی و گاه تراشیده و کنده‌کاری شده‌است. روزگار سلجوقی اوج صنعت شیشه‌گری در ایران محسوب می‌شود. فراورده‌های شیشه‌ای این دوران بیشتر شامل ظروف کوچک و بزرگ، عطردان‌های بسیار ظریف، جام‌ها و گلدان‌هایی با فرم‌ها و اندازه‌های متنوع و اشیاء تزئینی کوچک به‌شکل حیوانات و ... است. در دورهٔ مغول رونق شیشه‌سازی از میان رفت و در عوض در این عهد سفالگری و کاشی‌کاری رونق یافت.

در دورهٔ تیمور رواج شیشه‌گری قابل توجه‌است. شیشه‌گرانی از مصر و سوریه به ایران آمدند و مشابه شیشه‌های ایرانی به مصر و سوریه رفت. در این دوره دو شهر سمرقند و شیراز از مراکز عمده شیشه‌سازی در ایران بودند. از این زمان به بعد این هنر روی به انحطاط نهاد تا زمان شاه عباس که با ساختن چراغ‌های مساجد و بطری‌ها این هنر دوباره زنده شد. شاه‌عباس شیشه‌گران ونیزی را برای احیای این صنعت به ایران آورد. در نتیجه شیشه‌گری در دوره صفوی رونق دوباره یافت. گاه شیشه را با دمیدن به درون قالب می‌ساختند و گاه شیشه را می‌تراشیدند تا به‌شکل جواهر در آید و یا نقوشی روی آن می‌کندند. و گاهی نیز شیشه را با نقوش درخشان، مینایی و طلایی می‌کردند. در این دوره کارگاه‌های شیشه‌سازی در شهرهای مختلف ایران از جمله اصفهان، شیراز و کاشان دایر شد.

در فاصلهٔ بین سلطنت سلسله صفویه و قاجاریه هنر و صنعت شیشه‌گری در ایران از لحاظ سیر تکاملی پیشرفتی نداشته‌است و تا اواخر سلسله قاجاریه و بعد از آن به‌تدریج ضعیف‌تر شده‌است. با ورود شیشه به قیمت ارزان‌تر و مرغوب‌تر به بازار ایران، کم‌کم این صنعت رو به انحطاط نهاد.

دیگر گونه‌های شیشه[ویرایش]

نمونه‌های آزمایشگاهی[ویرایش]

ترکیب‌های شیمیایی تازهٔ شیشه یا روش‌های تازهٔ ساخت در آغاز در حجم کم و در آزمایشگاه انجام می‌شوند. مواد خام بکار رفته در آزمایشگاه با آنچه در تولید انبوه استفاده می‌شود متفاوت است چون در آزمایشگاه، قیمت در درجهٔ نخست توجه نیست. در آزمایشگاه مواد خام بسیار حالص تر اند و باید توجه داشت تا مواد خام با رطوبت هوا یا مواد شیمیایی پیرامون وارد واکنش نشوند (مانند اکسید فلزهای قلیایی یا قلیایی خاکی).[۱۹] بخار شدن مواد در هنگام ذوب کردن شیشه هم باید در محاسبات گزیدن مواد خام در نظر گرفته شود. برای نمونه سلنیت سدیم چون دیرتر بخار می‌شود بر سلنیم دی‌اکسید ترجیح دارد. یا مواد خامی که سریع تر وارد واکنش می‌شوند از دیگرانی که آهسته تر واکنش می‌دهند مناسب تر اند، مانند آلومینیم هیدروکسید نسبت به آلومینا. بوتهٔ ذوب از جنس پلاتین است تا باعث آلودگی مواد سازندهٔ شیشه نشود و با آن‌ها وارد واکنش نگردد. یکنواختی شیشه از راه یکنواختی مخلوط مواد خام بدست می‌آید برای این کار باید مخلوط مذاب را پیوسته هم زد و با شکستن و دوباره ذوب کردن مخلوط به این هدف دست یافت. شیشهٔ بدست آمده را رها می‌کنند تا به آرامی سرد شود تا از شکستن چندبارهٔ آن در طول فرایند پیشگیری کنند.[۱۹][۲۰]

اگر شیشه از موادی ساخته شود که تمایلی به شکل دهی شیشه ندارند، از روش‌های پیشرفته تری برای سرد کردن شیشه بهره می‌برند تا به فرایند سرعت دهند. برای نمونه از روش معلق سازی استفاده می‌کنند در این روش هنگامی که شیشه در یک جریان گاز شناور است آن را سرد می‌کنند. در روش دیگر، شیشهٔ مذاب را میان دو سندان فلزی له می‌کنند (pressing) همچنین گاهی شیشهٔ مذاب را از میان غلطک رد می‌کنند.

شیشه‌های شبکهٔ داده‌ها[ویرایش]

شیشه‌های کالکوژنی پایهٔ ساخت لوح فشرده ویرایش‌شونده است.

برخی شیشه‌ها که به فراوانی تولید می‌شوند و البته شیشه‌های سیلیکاتی جزء آن‌ها نیست، دارای ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی ویژه‌ای اند که برای کاربرد آن‌ها در شبکه‌های ارتباطی مانند فیبر نوری و دیگر روش‌های ذخیرهٔ داده مناسب است. از آن جمله می‌توان به شیشه‌های فلوئوریدی، آلومینوسیلیکاتی، فسفاتی، بُراتی و کالکوژنی اشاره کرد.

سه دسته مادهٔ سازنده برای شیشه‌های اکسیدی وجود دارد: سازنده‌های شبکه، مواد میانی و اصلاح کننده‌ها. سازنده‌های شبکه (سیلیس، بور، ژرمانیم) می‌توانند شبکه‌ای از پیوندهای شیمیایی که همگی به هم مرتبط اند را درست کند. مواد میانی (تیتانیم، آلومینیم، زیرکونیم، بریلیم، منیزیم، روی) بسته به ترکیب شیشه می‌توانند هم به عنوان سازندهٔ شبکه و هم به عنوان اصلاح کننده رفتار کنند. اصلاح کننده‌ها (کلسیم، سرب، لیتیم، سدیم، پتاسیم) به عنوان اصلاح کننده ساختار شبکه رفتار می‌کنند. آن‌ها معمولاً به صورت یون ارائه می‌شوند و جاهایی که پیوند اکسیژن با اتم برقرار نشده را با پیوند کوالانسی جبران می‌کنند و ارتباط را برقرار می‌کنند. آن‌ها یک بار منفی نگه می‌دارند تا با بار مثبت یون همسایه خنثی شود. برخی عنصرها می‌توانند چندین نقش داشته باشند برای نمونه سرب هم می‌توانند سازندهٔ شبکه باشد (Pb۴+ بجای Si۴+) و هم اصلاح کننده.

ساختار[ویرایش]

رفتار شیشه‌های باستانی[ویرایش]

مشاهدهٔ پنجره‌های کهن نشان داده است که گاهی شیشه‌های آن‌ها در پایین ضخیم تر و در بالا نازک تر اند. در ابتدا گمان بر این بود که شیشه حالت مایع دارد و با گذشت چند سده، شیشهٔ تخت و یکنواخت کم کم به سمت پایین جریان پیدا می‌کند درنتیجه بخش‌های پایینی ضخیم تر دیده می‌شود.[۲۱] این برداشت کاملاً نادرست است چون هرگاه یک بار شیشه سخت شود دیگر جریان پیدا نمی‌کند. دلیل وجود چنین پدیده‌ای این است که در گذشته شیشه را با روش دمیدن می‌ساختند در این روش آن‌ها شیشهٔ مذاب را به صورت یک دایرهٔ تقریباً تخت (دیسک) در می‌آوردند سپس آن را بر اساس اندازهٔ چارچوب پنجره می‌بریدند. بخش‌های بریده شده کاملاً یکنواخت نبود و گاهی در لبه‌های دیسک ضخامت فرق می‌کرد در هنگام نصب هم آن‌ها تلاش می‌کردند بخش ضخیم تر را در پایین بیندازند تا پایه‌های شیشه پایدارتر باشند و البته از ورود آب به درون ساختمان جلوگیری کنند.[۲۲] اگر گاهی دیده شده که پایین شیشه نازک تر از بالای آن است می‌تواند به دلیل بی دقتی در نصب باشد.[۲۳]

در آغاز سدهٔ ۲۰ میلادی هم پدیدهٔ همانندی، در شیشه‌ها دیده می‌شد؛ دلیل این پدیده این بود که آن‌ها شیشه را بر روی یک میز بزرگ سردکننده می‌ریختند و اجازه می‌دادند تا در سطح میز گسترش یابد درنتیجهٔ این کار، مرکز یا محل ریختن شیشه ضخیم تر از دیگر بخش‌های شیشه می‌شد. سپس این شیشهٔ بزرگ تخت را به اندازهٔ دلخواه می‌بریدند. روشی که امروزه برای ساخت شیشه در پیش گرفته شده است روش شیشهٔ شناور است که در آن شیشه کاملاً یکنواخت است.

استفاده از شیشه در نمای ساختمان[ویرایش]

گونه‌های کاربردی[ویرایش]

  • شیشه‌های رنگی : این شیشه‌ها در مقایسه با شیشه‌های معمولی بخش اعظمی از نور را جذب و بخش کمتر را از خود عبور می‌دهند.
  • شیشه‌های بازتابنده : این شیشه‌ها بخش بیشتری از طیف‌های مختلف نور را بازتاب می‌دهند و در کنترل ورود و خروج نور و انرژی تاثیر می‌گذارند. در انتخاب شیشه رفلکس باید به محدودیت‌های آن از جمله آیینه‌ای بودن آن در شب از سمت داخل نیز توجه نمود.
  • شیشه‌های Low-e: این شیشه‌ها پرتوهای گرمازای مادون قرمز را بازتاب داده اما نورمرئی را از خود عبور می‌دهند. در مناطق گرمسیر انتخاب این نوع شیشه موجب جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی داخل ساختمان به بیرون می‌گردد.
  • شیشه‌های Laminate: این نوع شیشه مانع عبور ۹۹٪ از پرتوهای ماوراء بنفش شده و همزمان نورمرئی و مادون قرمز را از خود عبور می‌دهند .[۲۴]

اجرا[ویرایش]

مهمترین نیاز عملکردی در نمای شیشه‌ای، ایمنی است که به عنوان موضوعی مهم در شیشه کاری در ارتفاع بالاتر از قد انسان مطرح است. در این باره دو عامل مطرح است:

  • انتخاب نوع شیشه کاری و خصوصیات آن
  • نوع طراحی سیستم نگهدارنده

کاربری[ویرایش]

کاربردهای دیداری[ویرایش]

سقف، سایبان و نمای شیشه‌ای باید پاسخگوی نیازهای کاربری زیادی باشد. از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • استفاده حداکثری از نور روز
  • دید به داخل و دید به خارج
  • نمای ظاهری

کاربری گرمایشی[ویرایش]

  • جلوگیری از هدررفت گرما
  • جذب گرما
  • ایجاد تعادل گرمایی

کاربری مکانیکی[ویرایش]

  • عمر مفید بالا
  • استحکام کافی
  • تحمل تنش‌های گرمایی

دیگر کاربری‌ها[ویرایش]

  • پایداری در برابر آتش
  • عایق صدا[۲۵]

روش‌های تولید شیشه[ویرایش]

تئوری‌های شیشه‌سازی[ویرایش]

نوشتار اصلی: تئوری‌های شیشه‌سازی

برخی از مواد دارای خاصیت شیشه‌سازی بسیار خوب هستند و برخی از مواد، مواد شیشه‌ساز خوبی نیستند. تئوری‌های مختلفی که در مورد شیشه‌سازی در مواد ارایه شده است، علت‌ها و چگونگی ایجاد شیشه را بررسی می‌کند و مواد شیشه‌ساز را طبقه‌بندی می‌کنند. از معروف‌ترین تئوری‌های شیشه‌سازی می‌توان به تئوری شبکه نامنظم زاکاریاسن اشاره نمود.[۲۶]

پانویس[ویرایش]

  1. M. I. Ojovan (2004). "Glass Formation in Amorphous SiO2 as a Percolation Phase Transition in a System of Network Defects". JETP Letters 79 (12): 632–634. Bibcode 2004JETPL..79..632O. DOI:10.1134/1.1790021. 
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ B. H. W. S. de Jong, "Glass"; in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry"; 5th edition, vol. A12, VCH Publishers, Weinheim, Germany, 1989, ISBN 3-527-20112-5, pp. 365–432.
  3. Heinz G. Pfaender (1996). Schott guide to glass. Springer. pp. 135, 186. ISBN 978-0-412-62060-7. Retrieved 8 February 2011. 
  4. Corning, Inc. Pyrex data sheet. (PDF). Retrieved on 2012-05-15.
  5. [۱] Schott, N.A. , Inc data sheet
  6. Mining the sea sand. Seafriends.org.nz (1994-02-08). Retrieved on 2012-05-15.
  7. Barsoum, Michel W. (2003). Fundamentals of ceramics (2 ed.). Bristol: IOP. ISBN 0-7503-0902-4. 
  8. Donald R. Uhlmann, Norbert J. Kreidl, ed. (1991). Optical properties of glass. Westerville, OH: American Ceramic Society. ISBN 0-944904-35-1. 
  9. Sir Alastair Pilkington و Kenneth Bickerstaff
  10. "PFG Glass". Pfg.co.za. Retrieved 2009-10-24. 
  11. Werner Vogel (1994). Glass Chemistry (2 ed.). Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K. ISBN 3-540-57572-3. 
  12. Thomas P. Seward, ed. (2005). High temperature glass melt property database for process modeling. Westerville, Ohio: American Ceramic Society. ISBN 1-57498-225-7. 
  13. Substances Used in the Making of Coloured Glass 1st.glassman.com (David M Issitt). Retrieved 3 August 2006.
  14. "Glass Online: The History of Glass". Retrieved 2007-10-29. 
  15. دانشنامه رشد، شیشه و انواع آن
  16. True glazing over a ceramic body was not used until many centuries after the production of the first glass.
  17. Gowlett, J.A.J. (1997). High Definition Archaeology: Threads Through the Past. Routledge. ISBN 0-415-18429-0. 
  18. Rene Hughe, Byzantine and Medieval Art, Paul Hamlyn, (1963)
  19. ۱۹٫۰ ۱۹٫۱ "Glass melting, Pacific Northwest National Laboratory". Depts.washington.edu. Retrieved 2009-10-24. 
  20. Alexander Fluegel. "Glass melting in the laboratory". Glassproperties.com. Retrieved 2009-10-24. 
  21. Chang, Kenneth (2008-07-29). "The Nature of Glass Remains Anything but Clear". New York Times. Retrieved 2008-07-29. 
  22. "Dr Karl's Homework: Glass Flows". Australia: ABC. 2000-01-26. Retrieved 2009-10-24. 
  23. H. Halem. "Does Glass Flow". Retrieved 2010-09-02. 
  24. http://www.sakhtemoon.com/Double-Gass/HowTo-upvc-window-210
  25. http://www.sakhtemoon.com/Glass-Facade/HowTo-glass-facade-217
  26. مارقوسیان، ۱۳۸۱، صص ۶ و ۷

منابع[ویرایش]

  • ASTM Standard C 162, 2003, Standard Terminology of Glass and Glass Products, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org.
  • Robert H. Doremus, Glass Science, John Wiley & Sons, Ltd, 1994.

جستارهای وابسته[ویرایش]