Структура стекла

Структура вещества — очень широкое понятие, так что существуют разные уровни ее изучения. Один из основных вопросов при исследовании структуры: какими силами связаны между собой атомы вещества? Чтобы ответить на него, в принципе, надо знать конкретное распределение электронов в атомах и между ними. Если обратиться к стеклам, то сегодня еще очень далеко до полного понимания их электронного строения.

Пока мы имеем лишь весьма ориентировочные представления об эффективных зарядах тех или иных атомов, о движении электронов по межатомным орбиталям и т. д. Но как теоретические, так и экспериментальные работы в этом направлении ведутся довольно активно, причем последние — прежде всего теми методами, которые позволяют прямо определить электронное строение исследуемого образца.

Исследования другими учёными, выдвигались предположения о том, что стекло состоит из беспорядочно расположенных атомных групп и его структура однородна. Завязалась довольно длительная дискуссия, на начальном этапе которой представления о неоднородной и однородной структурах стекла противопоставлялись, но в итоге слились воедино, ибо по сути речь шла о разных сторонах одной проблемы.

Действительно, структура оксидных стекол представлена элемента кислородными «группировками»  связанными в единую сетку и расположенными в ней неупорядоченно. Это не противоречит тому, что даже в простейших однокомпонентных стеклах, состоящих из окислов одного элемента, имеются неоднородности.

Щелочно-боратная фаза в виде отдельных капель вкраплена в фазу, богатую кремнеземом, то получится химически устойчивое стекло, напоминающее кварцевое, но более легкоплавкое и технологичное, более удобное для получения новых видов стеклянных изделий, в частности для электровакуумной промышленности. Еще шире применяют полученное при разделении фаз пористое стекло с каркасной структурой.

Такие стекла в виде порошков используют как молекулярные сита в хроматографии, для очистки лекарственных препаратов, вакцин и т. д. Получают из пористого стекла и массивные изделия в виде пластин. Заполняя поры такого стекла различными веществами, создают новые материалы, отличающиеся высокими потребительскими качествами и техническими характеристиками.

Конечно, сегодня мы знаем о стекле неизмеримо больше, чем во времена Ломоносова, но можно с уверенностью сказать, что этот удивительный материал изучен еще далеко не полностью, еще далеко не все его замечательные свойства поставлены на службу людям, и нам ничего не остается, как повторить вслед за родоначальником отечественной науки: «Далече до конца Стеклу достойных хвал.»

На современных автомобилях применяются два вида безопасных стёкол:

  • трёхслойные (триплекс),
  • закаленные.

Триплекс состоит из двух стеклянных слоёв и соединяющего их полимера. В случае аварии он удерживает на себе осколки, не давая им разлетаться.

Закалённые стёкла проходят термическую обработку, которая обеспечивает их разрушение на мелкие осколки с неострыми краями, снижая риск ранения людей.

Ветровые стёкла всех легковых автомобилей — трёхслойные. На дорогих моделях такое остекление устанавливается также в двери и задний проём кузова для повышения безопасности и снижения уровня шума, так как триплекс благодаря многослойности обладает лучшей звукоизоляцией.

Закалённые стёкла, в отличие от триплекса, могут иметь только мелкие царапины, так как значительные механические воздействия приводят к полному их разрушению.