Не твердое и не жидкое: ученый ПНИПУ рассказал об удивительных фактах про стекло
Что изготавливали древние люди из драконьего камня из «Игры престолов», почему стекло называют аморфным телом, что с ним будет происходить при температуре свыше 1700 градусов Цельсия, зачем в него добавляют соду, правда ли, что обсидиан тверже платины и из чего состоит настоящее вулканическое стекло? Об этом рассказал эксперт Пермского Политеха.
Факт 1. Стекло – не твердое и не жидкое
В отличие от твердых тел, таких как соль или кварц, стекло не имеет упорядоченной кристаллической решетки. Атомы в нем расположены беспорядочно, как в жидкости. При этом материал обладает чрезвычайно высокой вязкостью. Это означает, что его молекулы очень медленно перемещаются относительно друг друга.
«Да, материал обладает некоторыми свойствами, напоминающими жидкость, но его низкая текучесть делает его твердым материалом. Называть стекло жидкостью некорректно. Более точным термином является «аморфное твердое тело» или «стеклообразное состояние», — рассказывает Регина Ларионова, старший преподаватель кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ.
Факт 2. Стекло не пропускает электричество
Твердое стекло считается диэлектриком — веществом, в котором нет свободных зарядов: все они связаны с нейтральными молекулами.
«Для электропроводности нужны подвижные носители заряда, ионы. А в застывшем веществе таких нет. При этом материал способен накапливать в себе электрический заряд. А вот расплавленное стекло легко проводит электричество, так как молекулы в нем спокойно передвигаются», — поясняет эксперт.
Факт 3. Вулканическая лава – прародитель стекла
И всем известная пористая пемза, и полудрагоценный обсидиан — это застывшая лава, или вулканическое стекло. В них, как и в жидкости, отсутствует свойственное кристаллическим веществам упорядоченное расположение атомных группировок. Благодаря такому строению природные стекла, и в частности обсидиан, могут образовывать при ударе тонкие острые сколы, которые легко поддаются обработке.
«Обсидиан и драконий камень из «Игры престолов» — один из первых неорганических материалов, освоенных человеком. Предок силикатного стекла представляет собой быстро застывшую вулканическую лаву в аморфном виде. Основные компоненты обсидиана — это кварц (25–35 процентов) и полевой шпат (60–65). Кроме того, он содержит слюду (5–10), роговую обманку и биотит (5–10). Твердость обсидиана по шкале Мооса — 5 единиц из 10. К сравнению, твердость платины и стали — от 4 до 4,5 единицы», — рассказывает Регина Ларионова.
Факт 4. Древние люди использовали вулканическое стекло для ремесла
По словам эксперта, если рассматривать применение обсидиана в историческом разрезе, например, в период палеолита, то из него изготавливали ритуальные клинки, колющие и режущие орудия труда: скребки, ножи, наконечники стрел и копий. Также можно найти записи о его применении в украшениях и декоративной скульптуре. В те времена обсидиан добывался с помощью абразивов (мокрый песок, мокрый корунд) и лучкового сверла.
Сегодня из-за высокого содержания кремнезема и низкой вязкости этот материал нашел свое применение при производстве оптоволоконных кабелей. В промышленности его используют как добавку для портландцемента — смеси для различных видов бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей для возведения бетонных и железобетонных конструкций. В медицине применение обсидиану нашли при изготовлении скальпелей.
Кроме того, камень используется для создания украшений и декоративных элементов.
Факт 5. Стеклобой используют для создания современного стекла
Стекло состоит из молекулярной сетки диоксида кремния, в которой чередуются кремний и кислород.
«Сейчас стекло изготавливают из натурального сырья. Это диоксид кремния, известняк и кальцинированная сода. Их плавят при температуре в 1728 градусов Цельсия. Чтобы добиться хорошей светопропускной способности материала, его поверхность тщательно полируют и добавляют меньше примесей, также уменьшают количество полостей внутри в процессе плавки», — говорит Регина Ларионова, старший преподаватель кафедры строительного инжиниринга и материаловедения ПНИПУ.
В зависимости от будущего назначения стекла, при его производстве могут добавлять доломит, известняк, стеклобой и прочие химикаты. Например, доломитовая мука увеличивает прозрачность, снижает коэффициент расширения, уменьшает рабочую температуру при формовке и обеспечивает устойчивость к влиянию химических реагентов.
Функция известняка — это введение оксида кальция, который способствует химической стойкости и долговечности материала. Использование стеклобоя снижает потребление энергии и выбросы углекислого газа (в самом производстве). Соду добавляют, чтобы снизить степень нагревания вещества и добиться его особой плавкости.
Факт 6. Не все стекло можно отправить на переработку
По словам эксперта, существует несколько видов стекла, которые не могут быть переработаны и повторно использованы. Это связано с их особым составом и структурой.
Стекло с высоким содержанием оксида свинца
Этот тип стекла используется для создания хрусталя и отличается своей прозрачностью и блеском. Однако из-за выделения опасных газов при попытке его переплавки, оно не может быть переработано и утилизируется как бытовой отход.
Светочувствительное или фоторезистивное стекло
Этот тип используется в электронике для создания интегральных схем и в качестве слоя на пленках или дисках CD/DVD/Blu-ray. Однако он содержит элементы серебра, что делает его непригодным для переработки.
Керамическое стекло
Этот материал содержит оксид циркония и другие металлы. Он используется для производства кухонной посуды, такой как жаропрочные сковородки, противни для запекания или тарелки. Это стекло не может быть переплавлено из-за большого количества добавок.
Telegram 
Дзен 
VK Молодая женщина, возвращения которой из мертвых местное общество, по-видимому, сильно опасалось, имела скандинавские корни и поэтому могла считаться чужестранкой, предположили авторы нового исследования. Ученые также смогли установить много других интересных подробностей о жизни и смерти девушки.
Качественное дошкольное образование закладывает прочный фундамент успехов на долгие годы вперёд — вплоть до выпускного класса. Двадцатилетнее исследование показало, что дети, которые в возрасте четырех лет перед поступлением в школу посещали бесплатные государственные подготовительные классы, учатся существенно лучше сверстников, посещавших обычные детские сады с упором на простой присмотр или оставшихся на домашнем воспитании.
Международная исследовательская группа с участием профессора Центра инженерных систем и наук Сколтеха Александра Корсунского впервые в мире провела прямое измерение механических напряжений в зоне контакта между алмазным индентором и сложным наноструктурированным покрытием с разрешением менее 80 нанометров. Используя синхротронную рентгеновскую нанодифракцию на синхротроне ESRF в Гренобле, ученые показали, что многослойное покрытие из керамического ZrN с прослойками аморфного сплава ZrCu на 30% эффективнее рассеивает упругую энергию по сравнению с монолитным аналогом, предотвращая распространение трещин. Результаты дают инженерам прямые количественные критерии для проектирования защитных покрытий нового поколения.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно