Что такое стекло?

Главная » Технологии и наука » Что такое стекло?

стеклоВопрос может показаться странным, ведь каждый знает ответ. Это прозрачный материал, который получают из минерального сырья и используют для изготовления окон, витрин, автомобилей и теплиц. Из него также делают пивные кружки и произведения искусства, демонстрируемые на выставках. Без стекла у нас не было бы оптических приборов, химических продуктов, полупроводниковых приборов… Можно очень долго перечислять, но проще сказать, что мы встречаем стекло везде и всюду.


Конечно, стекло бывает разных типов. Никто не перепутает бутылочное стекло с хрусталем, однако, чтобы отличить кварц от боросиликатного стекла, потребуется специалист. И только узкий круг специалистов может отличить друг от друга полупроводниковое и металлическое стекло.
Вот что делает вопрос «что такое стекло» не таким уж и простым. Чем оно отличается, скажем, от хрусталя, кварца или горного хрусталя? Важна внутренняя структура, но она не изучена до сих пор.
Атомы кварцевого кристалла расположены в виде правильного геометрического рисунка, или, как говорят специалисты, согласно дальнего порядка. Если мы посмотрим на любой участок этой микроархитектуры, мы увидим, что конфигурация атомов повторяется. Так же любая плоскость в кристалле имеет структуру атомов, повторяющуюся множество раз в плоскостях параллельных этой и расположенных на равных расстояниях. Ни чего подобного мы не увидим в построении атомов стекла. Практически невозможно выделить направление, в котором структура атомов будет повторяться с той же регулярностью.
Каков же тогда принцип лежит в основе атомной структуры стекла? Так как до сих пор нет однозначного ответа, я попытаюсь сделать некоторые предположения по поводу этой проблемы.
Многие виды стекла, как известно, образуются при резком охлаждении расплавленного вещества. И действительно, металлическое стекло может быть изготовлено, если расплавленное вещество охлаждают со скоростью порядка миллиона градусов в секунду. Основываясь на этих фактах, некоторые исследователи утверждают, что стекло – это твердое кристаллическое вещество, которое формируется вышеописанным методом отвердевания. Металлическое стекло так же может образоваться, если кристалл подвергается интенсивному воздействию низких температур. Кристалл может стать стеклом и наоборот. Когда эти вещества в твердом виде и когда они подвергаются давлению, медленному увеличению или уменьшению температуры, и наконец, излучению. Мы также знаем, что стекло может быть сделано путем осаждения атомов из газового состояния.
Таким образом, ни способы формирования вещества, ни физические, ни какие-либо другие методы, не могут однозначно нам сказать, что же такое стекло. Между тем, мы не нашли основную отличительную особенность стекла. Без сомнения, атомная структура стекла отличается от кристаллической. Однако, очень маленькие участки атомной структуры стекла похожи на кристаллические. Они напоминают поликристаллическую структуру, то есть комплекс мелких кристаллов. Но всё же существует небольшое отличие: в структуре поликристаллов есть границы раздела между различными кристаллическими структурами, а у стекла таких перегородок нет. Именно эта особенность помогает нам получить более глубокое представление об истинной природе стекла.