Verre
Saviez-vous ...
Les articles de cette s??lection ??coles ont ??t?? organis??s par sujet du programme d'??tudes gr??ce aux b??n??voles d'enfants SOS. Voulez-vous savoir sur le parrainage? Voir www.sponsorachild.org.uk
Le verre est un amorphe (non cristalline ) de mat??riau solide qui pr??sente une de transition vitreuse. Les verres sont typiquement fragile et peut ??tre optiquement transparent.
Le type le plus familier de verre, utilis??e depuis des si??cles dans fen??tres et r??cipients ?? boire, est verre sodo-calcique, compos?? d'environ 75% de silice (SiO 2) plus oxyde de sodium (Na 2 O) de carbonate de sodium, la chaux (CaO) et plusieurs additifs mineurs. Souvent, le verre de terme est utilis?? dans un sens restreint pour d??signer cette utilisation sp??cifique.
En science, cependant, le verre de terme est g??n??ralement d??fini dans un sens beaucoup plus large, y compris chaque solide qui poss??de une non-cristallin (c.-??- ) structure amorphe et pr??sente une de transition vitreuse lorsqu'il est chauff?? vers l'??tat liquide. En ce sens plus large, les verres peuvent ??tre faits de tout ?? fait diff??rentes classes de mat??riaux: m??tallique les alliages, les masses fondues ioniques, des solutions aqueuses, liquides mol??culaires, et polym??res. Pour de nombreuses applications ( bouteilles, verres de lunettes) polym??res ( verre acrylique, un polycarbonate, poly??thyl??ne t??r??phtalate) sont une alternative plus l??g??re ?? des verres de silice classiques.
Verre de silicate
Silice (le compos?? chimique SiO 2) est un constituant fondamental commun de verre. Dans la nature, vitrification de quartz se produit lorsque la foudre frappe le sable , formant creux, ramification de structures appel??es rootlike fulgurite.
Histoire
L'histoire de la cr??ation de verre peut ??tre retrac??e ?? 3500 BCE dans la M??sopotamie . Le verre terme d??velopp?? ?? la fin Empire romain . Ce est dans le Centre de la verrerie romaine ?? Tr??ves, maintenant dans l'Allemagne moderne, que le fin-latine glesum terme origine, probablement d'une Mot germanique pour un transparent, substance brillante.
Ingr??dients verre
Tandis que quartz fondu (principalement compos?? de SiO 2) est utilis?? pour certaines applications sp??ciales, il ne est pas tr??s commun en raison de sa haute verre la temp??rature de transition de plus de 1200 ?? C (2192 ?? F). Normalement, les autres substances sont ajout??es pour simplifier le traitement. Un est carbonate de sodium (Na 2 CO 3, "soude"), qui abaisse la temp??rature de transition vitreuse. Toutefois, le bicarbonate de soude rend le verre soluble dans l'eau, qui est g??n??ralement ind??sirable, de sorte que citron vert ( l'oxyde de calcium [CaO], g??n??ralement obtenue ?? partir de calcaire), certains l'oxyde de magn??sium (MgO) et l'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3) sont ajout??s ?? pr??voir une meilleure durabilit?? chimique. Le verre r??sultant contient d'environ 70 ?? 74% en poids de silice et est appel?? un verre sodo-calcique. Verres sodocalcique repr??sentent environ 90% du verre fabriqu??.
La plupart des verres commune contient d'autres ingr??dients ajout??s pour modifier ses propri??t??s. Verre au plomb ou Flint Glass est plus ??g??nial?? parce que l'augmentation indice de r??fraction provoque sensiblement plus la r??flexion sp??culaire et une augmentation de dispersion optique. Ajout de baryum augmente ??galement l'indice de r??fraction. L'oxyde de thorium donne verre haut indice de r??fraction et ?? faible dispersion et ??tait autrefois utilis?? dans la production de lentilles de haute qualit??, mais en raison de sa la radioactivit?? a ??t?? remplac?? par oxyde de lanthane dans les lunettes modernes. Le fer peut ??tre incorpor?? dans le verre ?? absorber ??nergie infrarouge, par exemple dans l'absorption des filtres pour projecteurs de cin??ma chaleur, tandis que le c??rium (IV) oxyde peut ??tre utilis?? pour verre qui absorbe les UV longueurs d'onde.
Ce qui suit est une liste des types les plus communs de verres de silicate, et leurs ingr??dients, les propri??t??s et les applications:
- Verre en silice fondue, le verre de silice vitreuse: la silice (SiO 2). A tr??s faible dilatation thermique, est tr??s dure et r??siste aux hautes temp??ratures (1000-1500 ?? C). Ce est aussi le plus r??sistant contre les intemp??ries (ions alcalins lixiviation du verre, tout en tachant). Il est utilis?? pour des applications ?? haute temp??rature tels que des tubes de four, des creusets de fusion, etc.
- Soude-chaux-silice, verre de fen??tre: silice 72% + oxyde de sodium (Na 2 O) de 14,2% + magn??sie (MgO) 2,5% + chaux (CaO) 10,0% + alumine (Al 2 O 3) 0,6%. Est transparent, form?? facilement et le plus appropri?? pour vitre de fen??tre. Il a une dilatation thermique ??lev??e et une faible r??sistance ?? la chaleur (500 ?? 600 ?? C). Utilis?? pour les fen??tres, les conteneurs, les ampoules, les arts de la table.
- Verre de borosilicate de sodium, Pyrex: silice + 81% d'oxyde borique (B 2 O 3) + 12% de soude (Na 2 O) + 4,5% d'alumine (Al 2 O 3) 2,0%. Stands d'expansion beaucoup mieux que le verre de la fen??tre de chaleur. Utilis?? pour la verrerie chimique, de cuisson en verre, lampes de votre voiture, etc. verres de borosilicate (par exemple, Pyrex) ont pour principale des ??lecteurs et la silice l'oxyde de bore. Ils ont assez faibles coefficients de dilatation thermique (CTE Pyrex 7740 est 3,25 x 10 -6 / ?? C par rapport ?? 9 x 10 -6 / ?? C pour un verre sodo-calcique typique), les rendant plus ind??formable. Le CTE inf??rieure rend ??galement moins sujet ?? stress caus?? par dilatation thermique, donc moins vuln??rables ?? fissuration de choc thermique. Ils sont couramment utilis??s pour les bouteilles de r??actifs, des composants optiques et ustensiles de m??nage.
- L'oxyde de plomb, verre ?? cristal: silice 59% + soude (Na 2 O) 2,0% + oxyde de plomb (PbO) 25% + oxyde de potassium (K 2 O) de 12% + alumine 0,4% + oxyde de zinc (ZnO) 1,5% . A un indice de r??fraction ??lev??, ce qui rend le look de la verrerie plus brillant (de cristal). Il a ??galement une grande ??lasticit??, ce qui rend la verrerie ??anneau??. Il est ??galement plus pratique dans l'usine, mais ne peut rester chauffer tr??s bien.
- Verre d'aluminosilicate: silice 57% + 16% + alumine d'oxyde borique (B 2 O 3) + 4,0% d'oxyde de baryum (BaO) 6,0% de magn??sie + 7,0% + 10% de chaux. Largement utilis?? pour la fibre de verre, utilis??s pour la fabrication des mati??res plastiques renforc??es de verre (bateaux, cannes ?? p??che, etc.). ??galement pour le verre de l'ampoule halog??ne.
- verre d'oxyde: 90% d'oxyde d'alumine + de germanium (GeO 2) 10%. Verre extr??mement clair, utilis?? pour les guides d'ondes ?? fibre optique dans les r??seaux de communication. Lumi??re ne perd que 5% de son intensit?? ?? travers un kilom??tre de fibre de verre.
Un autre ingr??dient de verre commun est ??calcin?? ( verre recycl??). Le verre recycl?? permet d'??conomiser des mati??res premi??res et de l'??nergie; Cependant, les impuret??s dans le calcin peut conduire ?? une d??faillance du produit et de l'??quipement.
Les agents de collage, tels que le sulfate de sodium , chlorure de sodium , ou l'oxyde d'antimoine peut ??tre ajout?? pour r??duire le nombre de bulles d'air dans le m??lange de verre. Calcul de la charge de verre est le proc??d?? par lequel le m??lange correct de la mati??re premi??re est d??termin??e pour obtenir la composition de verre d??sir??e.
Production de verre contemporain
Suivant le pr??paration en discontinu et le m??lange verre, les mati??res premi??res sont transport??s dans le four. Verre sodocalcique pour la production de masse est fondu dans au gaz unit??s. Petits fours ?? grande ??chelle pour verres de sp??cialit?? comprennent fondants ??lectriques, fours ?? pots, et les r??servoirs de jour.
Apr??s la fusion, l'homog??n??isation et le raffinage (??limination des bulles), le verre est form??e. Verre plat pour fen??tres et applications similaires est form?? par la processus de verre flott??, d??velopp?? entre 1953 et 1957 par Sir Alastair Pilkington et Kenneth Bickerstaff de Pilkington Brothers au Royaume-Uni, qui a cr???? un ruban continu de verre en utilisant un bain d'??tain fondu sur lequel se ??coule le verre fondu sans entrave sous l'influence de la gravit??. La surface sup??rieure du verre est soumis ?? l'azote sous pression pour obtenir une finition polie. Le verre d'emballage pour les bouteilles et pots communs est form?? par soufflage et en appuyant sur les m??thodes. En outre verre formant techniques sont r??sum??es dans le tableau Verre techniques de formage.
Une fois la forme d??sir??e est obtenue, le verre est g??n??ralement recuit afin d'??liminer les contraintes. Traitements de surface, rev??tements ou stratification peut suivre pour am??liorer la durabilit?? chimique ( verre rev??tements de conteneurs, r??cipient en verre de traitement interne), la force ( verre tremp??, verre pare-balles, pare-brise), ou des propri??t??s optiques ( vitrage isolant, rev??tement antireflet).
Architecture
L'utilisation de les vitres des b??timents est un ??l??ment transparent pour permettre ?? la lumi??re d'entrer dans les chambres et les planchers, ??clairage des espaces clos et le cadrage une vue ext??rieure ?? travers un fen??tre. Ce est aussi un mat??riau pour les cloisons internes et externes gaine.
Verrerie de laboratoire
Compositions de verre chimique de nouveaux ou de nouvelles techniques de traitement peuvent ??tre initialement ??tudi??es dans des exp??riences de laboratoire ?? petite ??chelle. Les mati??res premi??res pour fond de verre ?? l'??chelle laboratoire sont souvent diff??rents de ceux utilis??s dans la production de masse parce que le facteur co??t a une faible priorit??. Au laboratoire principalement pur produits chimiques sont utilis??s. Il faut veiller ?? ce que les mati??res premi??res ne ont pas r??agi avec l'humidit?? ou d'autres produits chimiques dans l'environnement (comme alcalin ou alcalino-terreux, oxydes et hydroxydes m??talliques, ou oxyde de bore), ou que les impuret??s sont quantifi??s (perte au feu). Les pertes par ??vaporation lors de la fusion de verre doivent ??tre consid??r??s lors de la s??lection des mati??res premi??res, par exemple, s??l??nite de sodium peut ??tre pr??f??r?? ?? ??vaporer facilement SeO 2. En outre, les mati??res premi??res plus facilement en r??action peuvent ??tre pr??f??r??s par rapport relativement les inertes, tels que Al (OH) 3 sur Al 2 O 3 . En g??n??ral, les masses fondues sont effectu??s dans des creusets en platine pour r??duire la contamination du mat??riau du creuset. Verre homog??n??it?? est r??alis?? par l'homog??n??isation du m??lange des mati??res premi??res ( charge de verre), on a agit?? la masse fondue, et par broyage et re-fusion de la premi??re mati??re fondue. Le verre obtenu est g??n??ralement recuit pour ??viter les bris pendant le traitement.
Pour fabriquer du verre ?? partir de mat??riaux pauvres avec verre formant tendances, de nouvelles techniques sont utilis??es pour augmenter la vitesse de refroidissement, ou de r??duire cristal d??clencheurs de nucl??ation. Des exemples de ces techniques comprennent sustentation a??rodynamique (refroidissement de la masse fondue tandis qu'il flotte sur un courant de gaz), Splat trempe (en appuyant sur la fusion entre deux enclumes m??talliques) et le rouleau trempe (coul??e de la masse fondue ?? travers des rouleaux).
Voir aussi: Conception optique, Fabrication et les tests de composants optiques
Autres verres
Lunettes de r??seau
Certains verres qui ne comprennent pas de silice comme constituant principal peuvent avoir des propri??t??s physico-chimiques utiles pour leur application dans la fibre optique et autres applications techniques sp??cialis??es. Il se agit notamment verres fluor??s, aluminosilicates, verres de phosphate, verres de borate, et verres de chalcog??nures.
Il existe trois classes de composants pour des verres d'oxydes formateurs de r??seau:, des interm??diaires et des modificateurs. Les formateurs de r??seau (le silicium, le bore, le germanium) forment un r??seau hautement r??ticul?? de liaisons chimiques. Les interm??diaires (titane, l'aluminium, le zirconium, le b??ryllium, le magn??sium, le zinc) peuvent agir ?? la fois comme formateurs de r??seau et des modificateurs, selon la composition du verre. Les modificateurs (calcium, le plomb, le lithium, le sodium, le potassium) modifier la structure de r??seau; ils sont g??n??ralement pr??sents sous forme d'ions, non compens??e par des atomes d'oxyg??ne de pontage voisins, li??s par une liaison covalente au r??seau de verre et maintenir une charge n??gative pour compenser l'ion positif ?? proximit??. Certains ??l??ments peuvent jouer des r??les multiples; par exemple, le plomb peut agir ?? la fois en tant que r??seau ancien (Pb 4+ remplacement de Si 4+), ou en tant que modificateur.
La pr??sence d'atomes d'oxyg??ne non pontants r??duit le nombre relatif de liaisons fortes dans le mat??riau et perturbe le r??seau, en diminuant la la viscosit?? de la masse fondue et en abaissant la temp??rature de fusion.
Les ions de m??tal alcalin sont de petite taille et portable; leur pr??sence dans le verre permet un degr?? de conductivit?? ??lectrique, en particulier ?? l'??tat fondu ou ?? haute temp??rature. Leur mobilit??, toutefois, diminue la r??sistance chimique du verre, ce qui permet le lessivage par l'eau et facilitant la corrosion. Ions alcalino-terreux, avec leurs deux charges positives et les exigences pour deux ions non-pontage oxyg??ne pour compenser leur charge, sont beaucoup moins mobiles eux-m??mes et aussi entraver la diffusion d'autres ions, en particulier les alcalis. Les verres commerciaux les plus courants contiennent des ions alcalins et alcalino-terreux (g??n??ralement sodium et de calcium), pour faciliter le traitement et r??sistance ?? la corrosion satisfaisante. R??sistance ?? la corrosion du verre peut ??tre obtenu par d??salcalinisation, ??limination des ions alcalins de la surface du verre par r??action avec des compos??s par exemple du soufre ou du fluor. La pr??sence d'ions de m??taux alcalins a un effet aussi pr??judiciable ?? la la tangente de perte du verre, et de sa r??sistance ??lectrique ; verres pour l'??lectronique (??tanch??it??, tubes ?? vide, lampes ...) doivent prendre cela en compte.
L'addition de de plomb (II) oxyde abaisse le point de fusion, abaisse la viscosit?? de la masse fondue, et augmente indice de r??fraction. L'oxyde de plomb facilite ??galement la solubilit?? des autres oxydes m??talliques et par cons??quent est utilis?? dans les verres color??s. La diminution de la viscosit?? du verre fondu de plomb est tr??s significatifs (environ 100 fois par rapport aux verres de soda); ceci permet de faciliter l'enl??vement des bulles et de travailler ?? des temp??ratures plus basses, d'o?? son utilisation fr??quente en tant qu'additif dans ??maux vitreux et brasures de verre. La haute rayon ionique de l'ion Pb rend tr??s immobile dans la matrice et emp??che le mouvement des autres ions; conduire des lunettes ont donc une r??sistance ??lectrique ??lev??e, environ deux ordres de grandeur plus ??lev?? que le verre sodocalcique (10 vs 8,5 10 6,5 Ohm ?? cm, DC ?? 250 ?? C). Pour plus de d??tails, voir verre au plomb.
L'addition de fluor abaisse la constante di??lectrique du verre. Le fluor est tr??s ??lectron??gatif et attire les ??lectrons dans le r??seau, l'abaissement de la polarisabilit?? de la mati??re. Un tel dioxyde de silicium-fluor est utilis?? dans la fabrication de circuits int??gr??s comme un isolant. Des niveaux ??lev??s de fluor dopage conduire ?? la formation de SiF 2 O volatile et tel verre est ensuite thermiquement instable. Couches stables ont ??t?? obtenus avec la constante di??lectrique ?? environ 3/5 ?? 3/7.
Les m??taux amorphes
Dans le pass??, de petits lots de m??taux amorphes avec des configurations de haute surface de la r??gion (rubans, fils, films, etc.) ont ??t?? produits par l'application de taux de refroidissement extr??mement rapides. Cela a ??t?? initialement appel?? "refroidissement de floc?? par doctorant W. Klement ?? Caltech, qui a montr?? que les taux de refroidissement de l'ordre de millions de degr??s par seconde est suffisante pour emp??cher la formation de cristaux, et les atomes m??talliques devenir "enferm?? dans" une ??tat vitreux. Des fils m??talliques amorphes ont ??t?? produites par pulv??risation cathodique du m??tal en fusion sur un disque m??tallique filage. Plus r??cemment, un certain nombre d'alliages ont ??t?? produites dans des couches avec une ??paisseur sup??rieure ?? 1 millim??tre. Ils sont connus comme des verres m??talliques massifs (BMG). Liquidmetal Technologies vendre un certain nombre de BMGS ?? base de zirconium. Lots d'acier amorphe ont ??galement ??t?? produits qui d??montrent des propri??t??s m??caniques d??passant de loin ceux trouv??s dans les alliages d'acier conventionnelles.
En 2004, Chercheurs du NIST ont pr??sent?? des preuves qu'un isotrope phase m??tallique non cristallin (appel?? ??q-glass") peut ??tre cultiv?? ?? partir de la masse fondue. Cette phase est la premi??re phase, ou "premi??re phase", pour former dans le syst??me Al-Fe-Si lors d'un refroidissement rapide. Fait int??ressant, les preuves exp??rimentales indiquent que les formes de cette phase par une transition du premier ordre. La microscopie ??lectronique ?? transmission (MET) montre que les images nucl??ation q-verre de la masse fondue sous forme de particules discr??tes, qui poussent sph??rique avec un taux de croissance uniforme dans toutes les directions. Le diagramme de diffraction montre qu'il se agit d'une phase vitreuse isotrope. Pourtant, il ya une barri??re de nucl??ation, ce qui implique une discontinuit?? d'interface (ou surface interne) entre le verre et la mati??re fondue.
??lectrolytes
??lectrolytes fondus ou des sels sont des m??langes de diff??rents ions . Dans un m??lange de trois ou plusieurs esp??ces ioniques de taille et de forme diff??rente, la cristallisation peut ??tre si difficile que le liquide peut ??tre facilement sous-refroidi dans un verre. Le meilleur exemple est ??tudi?? Ca 0,4 0,6 K (NO 3) 1.4.
Les solutions aqueuses
Certaines solutions aqueuses peut ??tre refroidi dans un ??tat vitreux, par exemple LiCl: R H 2 O dans le domaine de composition 4 <R <8.
Liquides mol??culaires
Un liquide mol??culaire est compos?? de mol??cules qui ne forment pas un r??seau covalente mais interagissent que par faible van der Waals ou par l'interm??diaire transitoire des liaisons hydrog??ne. Beaucoup de liquides mol??culaires peut ??tre refroidi dans un verre; certains sont excellents formateurs de verre qui normalement ne cristallisent pas.
Un exemple connu est verre de sucre.
Sous extr??mes de solides de pression et de temp??rature peuvent pr??senter de grandes variations structurales et physiques qui peuvent conduire ?? transitions de phase polyamorphic. En 2006 chercheurs italiens cr??er une phase amorphe de dioxyde de carbone en utilisant la pression extr??me. La substance a ??t?? nomm?? carbonia amorphe (a-CO 2) et pr??sente une structure atomique qui ressemble ?? celui de la silice.
Polym??res
Verres collo??daux
Concentr?? suspensions collo??dales peuvent pr??senter une transition vitreuse distinct en fonction de la concentration des particules ou de la densit??.
Vitroc??ramiques
Mat??riaux verre-c??ramique part de nombreuses propri??t??s ?? la fois avec le verre non-cristallin et cristalline c??ramiques. Ils sont form??s en tant que verre, et puis partiellement cristallis??s par traitement thermique. Par exemple, la microstructure de la c??ramique p??te blanche contient fr??quemment ?? la fois amorphe et phases cristallines. Grains cristallins sont souvent int??gr??s dans une phase intergranulaire non-cristalline de joints de grains. Lorsqu'il est appliqu?? ?? la c??ramique p??te blanche, vitreux signifie le mat??riau a une tr??s faible la perm??abilit?? aux liquides, souvent, mais pas toujours de l'eau, lorsqu'elle est d??termin??e par un r??gime d'essai sp??cifi??e.
Le terme se r??f??re principalement ?? un m??lange de lithium et aluminosilicates qui donne un tableau de mat??riaux aux propri??t??s thermom??caniques int??ressants. Le plus important d'entre eux dans le commerce ont la particularit?? d'??tre imperm??able au choc thermique. Ainsi, verre-c??ramique sont devenus extr??mement utile pour la cuisson de comptoir. Le n??gatif coefficient de dilatation thermique (CTE) de la phase c??ramique cristalline peut ??tre ??quilibr?? avec le CTE positif de la phase vitreuse. ?? un certain moment (~ 70% cristallin) le verre-c??ramique a un CTE nette proche de z??ro. Ce type de expositions verre c??ramique excellentes propri??t??s m??caniques et peut soutenir r??p??t??e et la temp??rature change rapidement jusqu'?? 1000 ?? C.
Structure
Comme dans les autres les solides amorphes, la structure atomique d'un verre d??pourvu de toute longue port??e p??riodicit?? de translation. Toutefois, en raison de la liaison chimique caract??ristiques lunettes ne poss??dent un degr?? ??lev?? d'ordre ?? courte distance par rapport ?? atomique locale poly??dres .
Verre par rapport liquide surfondu
En physique, la d??finition standard d'un verre (ou solide vitreux) est un solide form?? par trempe de fusion rapide. Cependant, la vitre du terme est souvent utilis?? pour d??crire toute solide amorphe qui pr??sente une temp??rature Tg de transition vitreuse. Si le refroidissement est suffisamment rapide (par rapport ?? la caract??ristique temps de cristallisation), puis cristallisation est emp??ch??e et la place de la configuration atomique d??sordonn??e de la liquide en surfusion est gel?? ?? l'??tat solide ?? T g. En r??gle g??n??rale, la structure d'un verre existe dans un ??tat m??tastable par rapport ?? son sous forme cristalline, bien que dans certaines circonstances, par exemple en les polym??res atactiques, il n'y a pas d'analogue cristalline de la phase amorphe.
Certaines personnes consid??rent le verre comme un liquide en raison de son absence de premier ordre transition de phase o?? certaines thermodynamique des variables telles que le volume , l'entropie et enthalpie sont discontinues ?? travers la plage de transition vitreuse. Cependant, la transition vitreuse peut ??tre d??crite comme analogue ?? une transition de phase de second ordre o?? les variables thermodynamiques intensives telles que le dilatation thermique et capacit?? thermique sont discontinus. Malgr?? cela, la th??orie des transformations de phase d'??quilibre ne tient pas enti??rement pour le verre, et donc la transition de verre ne peut pas ??tre class?? comme un des classiques transformations de phase d'??quilibre dans les solides.
| Quelle est la nature de la transition entre un solide fluide ou r??guli??re et une phase vitreuse? "Le probl??me non r??solu le plus profond et le plus int??ressant en th??orie ?? l'??tat solide est probablement la th??orie de la nature du verre et de la transition vitreuse." PW Anderson |
Le verre est un solide amorphe. Il pr??sente une structure atomique proche de celui observ?? dans la phase liquide en surfusion, mais pr??sente toutes les propri??t??s m??caniques d'un solide. La notion que le verre se ??coule dans une mesure appr??ciable sur des p??riodes de temps prolong??es ne est pas soutenue par la recherche empirique ou analyse th??orique (voir la viscosit?? de mat??riaux amorphes). Mesurage en laboratoire de flux de verre ?? temp??rature ambiante montrent un mouvement compatible avec une viscosit?? du mat??riau de l'ordre de 10 17 -10 18 Pa s.
Bien que la structure atomique de verre part les caract??ristiques de la structure dans un liquide en surfusion, le verre a tendance ?? se comporter comme un solide au-dessous de sa temp??rature de transition vitreuse. Un liquide en surfusion se comporte comme un liquide, mais elle est inf??rieure ?? la point de cong??lation de la mati??re, et dans certains cas se cristalliser presque instantan??ment si un cristal est ajout?? en tant que noyau. La variation de la capacit?? calorifique ?? une transition vitreuse et une transition de fusion des mat??riaux comparables sont g??n??ralement du m??me ordre de grandeur, ce qui indique que le changement d'actif degr??s de libert?? est comparable ainsi. Tant dans un verre et dans un cristal, il est la plupart du temps seulement le degr??s de vibration de la libert?? qui restent actives, alors que de rotation et mouvement de translation est arr??t??. Cela contribue ?? expliquer pourquoi tant cristalline et non cristalline solides pr??sentent une rigidit?? sur des ??chelles de temps plus exp??rimentales.
Comportement de verre antique
L'observation que les vieilles fen??tres se trouvent parfois ?? ??tre plus ??paisse au fond qu'au sommet est souvent offerte comme preuve ?? l'appui pour la vue que le verre se ??coule sur une ??chelle de temps des si??cles. L'hypoth??se ??tant que le verre ??tait autrefois uniforme, mais a coul?? ?? sa nouvelle forme, qui est une propri??t?? de liquide. Toutefois, cette hypoth??se est incorrecte; une fois solidifi??, le verre ne se ??coule pas plus. La raison de cette observation est que, dans le pass??, lorsque les vitres sont g??n??ralement fabriqu??s par souffleurs de verre, la technique utilis??e ??tait de tourner le verre fondu de mani??re ?? cr??er une ronde, essentiellement plat et m??me plaque (la processus de verre couronne, d??crit ci-dessus). Cette plaque a ensuite ??t?? coup?? pour se adapter une fen??tre. Les pi??ces ne sont pas, cependant, absolument plat; les bords du disque sont devenues une autre ??paisseur que le verre fil??. Lorsqu'il est install?? dans un ch??ssis de fen??tre, la vitre sera plac?? avec le c??t?? plus ??pais vers le bas ?? la fois pour des raisons de stabilit?? et pour ??viter que l'eau se accumulant dans le plomb CAMES au bas de la fen??tre. Parfois tel verre a ??t?? trouv?? c??t?? plus mince ou plus ??pais bas de chaque c??t?? du bord de la fen??tre, le r??sultat de la n??gligence lors de l'installation.
La production de masse des vitres de verre dans le d??but du XXe si??cle a provoqu?? un effet similaire. Dans les usines de verre, verre fondu a ??t?? vers?? sur une grande table de refroidissement et a permis de se propager. Le verre obtenu est plus ??pais ?? l'endroit de l'??coulement, situ?? au centre de la grande feuille. Ces feuilles ont ??t?? d??coup??es en petites vitres d'une ??paisseur non uniforme, typiquement de l'emplacement de la coul??e centr??e dans l'une des vitres (appel??s ??Centre de la cible yeux??) pour un effet d??coratif. Verre moderne destin?? aux fen??tres est produit comme verre flott?? et est tr??s uniforme d'??paisseur.
Plusieurs autres points peuvent ??tre consid??r??s qui contredisent la th??orie du ??flux de verre cath??drale":
- ??crivant dans le American Journal of Physics, ing??nieur mat??riaux Edgar D. Zanotto d??clare ??... le pr??dit temps de relaxation pour GeO 2 au la temp??rature ambiante est 10 32 ans. Par cons??quent, la p??riode de relaxation (de temps d'??coulement caract??ristique) de lunettes de cath??drale serait encore plus. "(10 32 ann??es est de nombreuses fois plus que le montant estim?? ??ge de l'Univers .)
- Si le verre m??di??vale a coul?? sensiblement, puis romain et objets ??gyptiens auraient coul?? proportionnellement plus - mais ce ne est pas observ??. De m??me, pr??historique lames d'obsidienne doivent avoir perdu leur avantage; ce ne est pas observ?? soit (bien que l'obsidienne peut avoir une diff??rente viscosit?? du verre ?? vitre).
- Si le verre se ??coule ?? un rythme qui permet des changements pour ??tre vu ?? l'??il nu apr??s des si??cles, l'effet devrait ??tre perceptible dans antiques t??lescopes . Toute l??g??re d??formation dans les lentilles t??lescopiques anciennes conduirait ?? une diminution spectaculaire des performances optiques, un ph??nom??ne qui ne est pas observ??.
- Il existe de nombreux exemples de vieux de plusieurs si??cles ??tag??res en verre qui n'a pas pli??s, m??me se il est soumis ?? un stress beaucoup plus ??lev?? des charges gravitationnelles que fen??tre verticale verre.
Le ci-dessus ne se applique pas aux mat??riaux qui ont une temp??rature de transition vitreuse proche de la temp??rature ambiante, comme certains plastiques utilis??s dans la vie quotidienne comme le polystyr??ne et polypropylene.
Propri??t??s physiques
Propri??t??s optiques
Le verre est largement utilis?? en grande partie due ?? la production de compositions de verre qui sont transparentes aux longueurs d'onde visibles de la lumi??re. En revanche, mat??riaux polycristallins ne le font pas en ??mission g??n??rale lumi??re visible. Les cristallites individuels peuvent ??tre transparents, mais leurs facettes ( joints de grains) refl??tent ou diffusent la lumi??re r??sultant en r??flexion diffuse. Le verre ne contient pas les subdivisions internes associ??s aux joints de grains dans les polycristaux, et donc ne pas disperser la lumi??re de la m??me mani??re qu'un mat??riau polycristallin. La surface d'un verre est souvent lisse depuis lors de la formation de verre, les mol??cules du liquide en surfusion ne sont pas oblig??s de disposer dans des g??om??tries de cristal rigides et peuvent suivre la tension de surface , ce qui impose une surface lisse au microscope. Ces propri??t??s, qui donnent sa clart?? verre, peuvent ??tre conserv??s m??me si le verre est partiellement absorbant la lumi??re-??-dire de couleur.
Le verre a la capacit?? de r??fracter, de r??fl??chir, et de transmettre la lumi??re suivant optique g??om??trique, sans la disperser. Il est utilis?? dans la fabrication de les lentilles et les fen??tres. Verre commun a une indice de r??fraction d'environ 1,5. Selon Les ??quations de Fresnel, la la r??flectivit?? d'une feuille de verre est d'environ 4% par surface (?? une incidence normale dans l'air), et la transmissivit?? d'un ??l??ment (deux surfaces) est d'environ 90%. Verre trouve ??galement une application dans opto??lectronique, par exemple, par transmission de lumi??re des fibres optiques .
Couleur
Couleur en verre peut ??tre obtenue par addition d'ions ??lectriquement charg??s (ou des centres de couleur) qui sont distribu??es de mani??re homog??ne, et par la pr??cipitation de particules finement dispers??es (comme dans verres photochromes). Ordinaire verre sodocalcique appara??t incolore ?? l'??il nu quand il est mince, bien que fer (II) oxyde (FeO) impuret??s jusqu'?? 0,1% en poids produisent une teinte verte, qui peut ??tre consult?? en morceaux ??pais ou ?? l'aide d'instruments scientifiques. En outre FeO et Cr 2 O 3 additions peuvent ??tre utilis??s pour la production de bouteilles vertes. soufre , ainsi que carbone et des sels de fer, est utilis?? pour former des polysulfures de fer et produire du verre de couleur ambre, allant du jaune au presque noir. Un bain de verre peut ??galement acqu??rir une couleur ambr??e d'une atmosph??re de combustion r??ductrice. dioxyde de mangan??se peut ??tre ajout?? en petites quantit??s pour enlever la teinte vert donn?? par l'oxyde de fer (II). Lorsqu'il est utilis?? dans verre d'art ou verre verre de studio est color?? en utilisant des recettes jalousement gard??es comportant des combinaisons sp??cifiques d'oxydes m??talliques, les temp??ratures de fusion et les temps de Cook. La plupart des verres de couleur utilis??e dans le march?? de l'art est fabriqu?? en volume de fournisseurs qui desservent ce march?? bien qu'il existe quelques fabricants de verre avec la possibilit?? de faire leur propre couleur ?? partir de mati??res premi??res.
Glass art
Du 19??me si??cle, diff??rents types de verre de fantaisie commenc?? ?? devenir branches importantes de la arts d??coratifs. verre cam??e a ??t?? relanc?? pour la premi??re fois depuis les Romains, d'abord principalement utilis?? pour des pi??ces dans un style n??o-classique de style. L' Art nouveau mouvement en particulier fait un grand usage de verre, avec Ren?? Lalique, ??mile Gall??, et Daum de Nancy noms importants de la premi??re vague fran??aise du mouvement, produisant vases color??s et pi??ces similaires, souvent en verre cam??e, et utilisant ??galement des techniques de lustre. Louis Comfort Tiffany en Am??rique sp??cialis?? dans le vitrail profane, la plupart des sujets de plantes, ?? la fois dans les panneaux et ses fameuses lampes. Du 20??me si??cle, certains artistes de verre ont commenc?? ?? se classe comme dans sculpteurs effet travaillant le verre, et dans le cadre des beaux-arts .
Plusieurs des techniques les plus courantes pour la production de l'art du verre comprennent: soufflage, four de coul??e, la fusion, l'effondrement, pate-de-verre, la flamme travail, chaud-froid sculpture et travail. Travail ?? froid comprend les travaux de vitrail traditionnel ainsi que d'autres m??thodes de fa??onnage du verre ?? la temp??rature ambiante. Le verre peut aussi ??tre coup?? avec une scie en diamant, ou les roues de cuivre incorpor?? avec des abrasifs, et poli pour donner brillant facettes; la technique utilis??e dans la cr??ation de Cristal Waterford. Art est parfois grav??es dans le verre gr??ce ?? l'utilisation de substances acides, caustiques ou abrasifs. Traditionnellement cela a ??t?? fait apr??s le verre a ??t?? souffl?? ou coul??. Dans les ann??es 1920 un nouveau processus moule gravure a ??t?? invent??, o?? l'art a ??t?? grav?? directement dans le moule, de sorte que chaque pi??ce moul??e ??merg?? du moule avec l'image d??j?? sur la surface du verre. Cette r??duction des co??ts de fabrication et, combin??es ?? une plus large utilisation de verre color??, men??s ?? la verrerie pas cher dans les ann??es 1930, qui est devenu plus tard connu comme verre de d??pression. Comme les types d'acides utilis??s dans ce processus sont extr??mement dangereux, m??thodes abrasives ont gagn?? en popularit??.
Objets en verre comprennent non seulement des objets traditionnels tels que les navires ( bols, vases, bouteilles et autres contenants), presse-papiers, marbres, perles, mais une gamme infinie de la sculpture et art de l'installation ainsi. Verre color?? est souvent utilis??e, bien que parfois le verre est peint, d'innombrables exemples existent de l'utilisation du vitrail.
Mus??es
En dehors de collections historiques dans les mus??es g??n??raux, ??uvres d'art moderne en verre peut ??tre vu dans une vari??t?? de mus??es, dont le Mus??e Chrysler, le Museum of Glass ?? Tacoma, le Metropolitan Museum of Art, le Mus??e d'art de Toledo, et Corning Museum of Glass, dans Corning, NY, qui abrite la plus grande collection au monde de l'art du verre et de l'histoire, avec plus de 45 000 objets de sa collection. En F??vrier 2000, le Smith Mus??e du Vitrail, situ?? ?? Chicago de Navy Pier, a ouvert le premier mus??e en Am??rique d??di?? uniquement ?? vitraux. Le mus??e pr??sente des ??uvres de Louis Comfort Tiffany et John Lafarge, et est ouvert gratuitement tous les jours au public.
Le Harvard Museum of Natural History a une collection de mod??les extr??mement d??taill??s de fleurs en verre peint. Il se agissait chalumeau par Leopold Blaschka et son fils Rodolphe, qui ne ont jamais r??v??l?? la m??thode qu'il a utilis?? pour les fabriquer. Le Blaschka Fleurs en verre sont toujours une source d'inspiration pour les souffleurs de verre aujourd'hui.
