Не тверде і не рідке: науковець ПНІПУ розповів про дивовижні факти про скло.

Факт 1. Скло – не тверде і не рідке

На відміну від твердих тіл, таких як сіль або кварц, скло не має упорядкованої кристалічної решітки. Атоми в ньому розташовані безладно, як у рідині. При цьому матеріал має надзвичайно високу в'язкість. Це означає, що його молекули дуже повільно переміщуються одна відносно одної.

«Так, матеріал має деякі властивості, схожі на рідину, але його низька текучість робить його твердим матеріалом. Називати скло рідиною некоректно. Більш точним терміном є «аморфне тверде тіло» або «склообразний стан», — розповідає Регина Ларіонова, старший викладач кафедри будівельного інжинірингу та матеріалознавства ПНІПУ.

Факт 2. Скло не пропускає електрику

Тверде скло вважається діелектриком — речовиною, в якій немає вільних зарядів: всі вони пов'язані з нейтральними молекулами.

«Для електропровідності потрібні рухливі носії заряду, іони. А в застиглому речовині таких немає. При цьому матеріал здатний накопичувати в собі електричний заряд. А от розплавлене скло легко проводить електрику, оскільки молекули в ньому вільно переміщуються», — пояснює експерт.

Факт 3. Вулканічна лава – прабатько скла

І всім відома пориста пемза, і напівкоштовний обсидіан — це застигла лава, або вулканічне скло. У них, як і в рідині, відсутнє властиве кристалічним речовинам упорядковане розташування атомних груп. Завдяки такій будові природні скла, зокрема обсидіан, можуть утворювати при ударі тонкі гострі сколи, які легко піддаються обробці.

«Обсидіан і драконячий камінь з «Гри престолів» — один з перших неорганічних матеріалів, освоєних людиною. Предок силікатного скла являє собою швидко застиглу вулканічну лаву в аморфному вигляді. Основні компоненти обсидіану — це кварц (25–35 відсотків) і польовий шпат (60–65). Крім того, він містить слюду (5–10), рогову обманку і біотит (5–10). Твердість обсидіану за шкалою Мооса — 5 одиниць з 10. Для порівняння, твердість платини і сталі — від 4 до 4,5 одиниць», — розповідає Регина Ларіонова.

Факт 4. Давні люди використовували вулканічне скло для ремесла

За словами експерта, якщо розглядати застосування обсидіану в історичному контексті, наприклад, у період палеоліту, то з нього виготовляли ритуальні клинки, колючі та різальні знаряддя праці: скребки, ножі, наконечники стріл і списів. Також можна знайти записи про його використання в прикрасах і декоративній скульптурі. У ті часи обсидіан видобувався за допомогою абразивів (вологий пісок, вологий корунд) і ланцюгового свердла.

Сьогодні через високий вміст кремнезему і низьку в'язкість цей матеріал знайшов своє застосування при виробництві оптоволоконних кабелів. У промисловості його використовують як добавку для портландцементу — суміші для різних видів бетону, будівельних розчинів, сухих будівельних сумішей для зведення бетонних і залізобетонних конструкцій. У медицині застосування обсидіану знайшли при виготовленні скальпелів.

Крім того, камінь використовується для створення прикрас і декоративних елементів.

Факт 5. Склобій використовують для створення сучасного скла

Скло складається з молекулярної сітки діоксиду кремнію, в якій чергуються кремній і кисень.

«Зараз скло виготовляють з натуральної сировини. Це діоксид кремнію, вапняк і кальцинована сода. Їх плавлять при температурі 1728 градусів за Цельсієм. Щоб досягти гарної світлопропускної здатності матеріалу, його поверхню ретельно полірують і додають менше домішок, також зменшують кількість порожнин всередині під час плавки», — говорить Регина Ларіонова, старший викладач кафедри будівельного інжинірингу та матеріалознавства ПНІПУ.

В залежності від майбутнього призначення скла, під час його виробництва можуть додавати доломіт, вапняк, склобій та інші хімікати. Наприклад, доломітова мука збільшує прозорість, знижує коефіцієнт розширення, зменшує робочу температуру при формуванні і забезпечує стійкість до впливу хімічних реагентів.

Функція вапняку — це введення оксиду кальцію, який сприяє хімічній стійкості і довговічності матеріалу. Використання склобою знижує споживання енергії та викиди вуглекислого газу (в самому виробництві). Соду додають, щоб знизити ступінь нагрівання речовини і досягти її особливої плавкості.

Факт 6. Не все скло можна відправити на переробку

За словами експерта, існує кілька видів скла, які не можуть бути перероблені і повторно використані. Це пов'язано з їх особливим складом і структурою.

Скло з високим вмістом оксиду свинцю

Цей тип скла використовується для створення кришталю і відрізняється своєю прозорістю та блиском. Однак через виділення небезпечних газів при спробі його переплавки, воно не може бути перероблено і утилізується як побутове сміття.

Світлочутливе або фоторезистивне скло

Цей тип використовується в електроніці для створення інтегральних схем і як шар на плівках або дисках CD/DVD/Blu-ray. Однак він містить елементи срібла, що робить його непридатним для переробки.

Керамічне скло

Цей матеріал містить оксид цирконію та інші метали. Він використовується для виробництва кухонного посуду, такого як жароміцні сковорідки, дека для запікання або тарілки. Це скло не може бути переплавлено через велику кількість домішок.