Verre
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Le verre est un amorphe (non cristalline ) de matériau solide qui présente une de transition vitreuse. Les verres sont typiquement fragile et peut être optiquement transparent.
Le type le plus familier de verre, utilisée depuis des siècles dans fenêtres et récipients à boire, est verre sodo-calcique, composé 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 utilisé dans un sens restreint pour désigner cette utilisation spécifique.
En science, cependant, le verre de terme est généralement défini dans un sens beaucoup plus large, y compris chaque solide qui possède une non-cristallin (c.-à- ) structure amorphe et présente une de transition vitreuse lorsqu'il est chauffé vers l'état liquide. En ce sens plus large, les verres peuvent être faits de tout à fait différentes classes de matériaux: métallique les alliages, les masses fondues ioniques, des solutions aqueuses, liquides moléculaires, et polymères. Pour de nombreuses applications ( bouteilles, verres de lunettes) polymères ( verre acrylique, un polycarbonate, polyéthylène téréphtalate) sont une alternative plus légère à des verres de silice classiques.
Verre de silicate
Silice (le composé 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 appelées rootlike fulgurite.
Histoire
L'histoire de la création de verre peut être retracée à 3500 BCE dans la Mésopotamie . Le verre terme développé à la fin Empire romain . Ce est dans le Centre de la verrerie romaine à Trèves, maintenant dans l'Allemagne moderne, que le fin-latine glesum terme origine, probablement d'une Mot germanique pour un transparent, substance brillante.
Ingrédients verre
Tandis que quartz fondu (principalement composé de SiO 2) est utilisé pour certaines applications spéciales, il ne est pas très commun en raison de sa haute verre la température de transition de plus de 1200 ° C (2192 ° F). Normalement, les autres substances sont ajoutées pour simplifier le traitement. Un est carbonate de sodium (Na 2 CO 3, "soude"), qui abaisse la température de transition vitreuse. Toutefois, le bicarbonate de soude rend le verre soluble dans l'eau, qui est généralement indésirable, de sorte que citron vert ( l'oxyde de calcium [CaO], généralement obtenue à partir de calcaire), certains l'oxyde de magnésium (MgO) et l'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3) sont ajoutés à prévoir une meilleure durabilité chimique. Le verre résultant contient d'environ 70 à 74% en poids de silice et est appelé un verre sodo-calcique. Verres sodocalcique représentent environ 90% du verre fabriqué.
La plupart des verres commune contient d'autres ingrédients ajoutés pour modifier ses propriétés. Verre au plomb ou Flint Glass est plus «génial» parce que l'augmentation indice de réfraction provoque sensiblement plus la réflexion spéculaire et une augmentation de dispersion optique. Ajout de baryum augmente également l'indice de réfraction. L'oxyde de thorium donne verre haut indice de réfraction et à faible dispersion et était autrefois utilisé dans la production de lentilles de haute qualité, mais en raison de sa la radioactivité a été remplacé par oxyde de lanthane dans les lunettes modernes. Le fer peut être incorporé dans le verre à absorber énergie infrarouge, par exemple dans l'absorption des filtres pour projecteurs de cinéma chaleur, tandis que le cérium (IV) oxyde peut être utilisé 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 ingrédients, les propriétés et les applications:
- Verre en silice fondue, le verre de silice vitreuse: la silice (SiO 2). A très faible dilatation thermique, est très dure et résiste aux hautes températures (1000-1500 ° C). Ce est aussi le plus résistant contre les intempéries (ions alcalins lixiviation du verre, tout en tachant). Il est utilisé pour des applications à haute température tels que des tubes de four, des creusets de fusion, etc.
- Soude-chaux-silice, verre de fenêtre: silice 72% + oxyde de sodium (Na 2 O) de 14,2% + magnésie (MgO) 2,5% + chaux (CaO) 10,0% + alumine (Al 2 O 3) 0,6%. Est transparent, formé facilement et le plus approprié pour vitre de fenêtre. Il a une dilatation thermique élevée et une faible résistance à la chaleur (500 à 600 ° C). Utilisé pour les fenêtres, 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 fenêtre de chaleur. Utilisé pour la verrerie chimique, de cuisson en verre, lampes de votre voiture, etc. verres de borosilicate (par exemple, Pyrex) ont pour principale des électeurs 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 à 9 x 10 -6 / ° C pour un verre sodo-calcique typique), les rendant plus indéformable. Le CTE inférieure rend également moins sujet à stress causé par dilatation thermique, donc moins vulnérables à fissuration de choc thermique. Ils sont couramment utilisés pour les bouteilles de réactifs, des composants optiques et ustensiles de ménage.
- L'oxyde de plomb, verre à 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 réfraction élevé, ce qui rend le look de la verrerie plus brillant (de cristal). Il a également une grande élasticité, ce qui rend la verrerie «anneau». Il est également plus pratique dans l'usine, mais ne peut rester chauffer très 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 magnésie + 7,0% + 10% de chaux. Largement utilisé pour la fibre de verre, utilisés pour la fabrication des matières plastiques renforcées de verre (bateaux, cannes à pêche, etc.). Également pour le verre de l'ampoule halogène.
- verre d'oxyde: 90% d'oxyde d'alumine + de germanium (GeO 2) 10%. Verre extrêmement clair, utilisé pour les guides d'ondes à fibre optique dans les réseaux de communication. Lumière ne perd que 5% de son intensité à travers un kilomètre de fibre de verre.
Un autre ingrédient de verre commun est «calcin» ( verre recyclé). Le verre recyclé permet d'économiser des matières premières et de l'énergie; Cependant, les impuretés dans le calcin peut conduire à une défaillance du produit et de l'équipement.
Les agents de collage, tels que le sulfate de sodium , chlorure de sodium , ou l'oxyde d'antimoine peut être ajouté pour réduire le nombre de bulles d'air dans le mélange de verre. Calcul de la charge de verre est le procédé par lequel le mélange correct de la matière première est déterminée pour obtenir la composition de verre désirée.
Production de verre contemporain
Suivant le préparation en discontinu et le mélange verre, les matières premières sont transportés dans le four. Verre sodocalcique pour la production de masse est fondu dans au gaz unités. Petits fours à grande échelle pour verres de spécialité comprennent fondants électriques, fours à pots, et les réservoirs de jour.
Après la fusion, l'homogénéisation et le raffinage (élimination des bulles), le verre est formée. Verre plat pour fenêtres et applications similaires est formé par la processus de verre flotté, développé entre 1953 et 1957 par Sir Alastair Pilkington et Kenneth Bickerstaff de Pilkington Brothers au Royaume-Uni, qui a créé un ruban continu de verre en utilisant un bain d'étain fondu sur lequel se écoule le verre fondu sans entrave sous l'influence de la gravité. La surface supérieure du verre est soumis à l'azote sous pression pour obtenir une finition polie. Le verre d'emballage pour les bouteilles et pots communs est formé par soufflage et en appuyant sur les méthodes. En outre verre formant techniques sont résumées dans le tableau Verre techniques de formage.
Une fois la forme désirée est obtenue, le verre est généralement recuit afin d'éliminer les contraintes. Traitements de surface, revêtements ou stratification peut suivre pour améliorer la durabilité chimique ( verre revêtements de conteneurs, récipient en verre de traitement interne), la force ( verre trempé, verre pare-balles, pare-brise), ou des propriétés optiques ( vitrage isolant, revêtement antireflet).
Architecture
L'utilisation de les vitres des bâtiments est un élément transparent pour permettre à la lumière d'entrer dans les chambres et les planchers, éclairage des espaces clos et le cadrage une vue extérieure à travers un fenêtre. Ce est aussi un matériau pour les cloisons internes et externes gaine.
Verrerie de laboratoire
Compositions de verre chimique de nouveaux ou de nouvelles techniques de traitement peuvent être initialement étudiées dans des expériences de laboratoire à petite échelle. Les matières premières pour fond de verre à l'échelle laboratoire sont souvent différents de ceux utilisés dans la production de masse parce que le facteur coût a une faible priorité. Au laboratoire principalement pur produits chimiques sont utilisés. Il faut veiller à ce que les matières premières ne ont pas réagi avec l'humidité ou d'autres produits chimiques dans l'environnement (comme alcalin ou alcalino-terreux, oxydes et hydroxydes métalliques, ou oxyde de bore), ou que les impuretés sont quantifiés (perte au feu). Les pertes par évaporation lors de la fusion de verre doivent être considérés lors de la sélection des matières premières, par exemple, sélénite de sodium peut être préféré à évaporer facilement SeO 2. En outre, les matières premières plus facilement en réaction peuvent être préférés par rapport relativement les inertes, tels que Al (OH) 3 sur Al 2 O 3 . En général, les masses fondues sont effectués dans des creusets en platine pour réduire la contamination du matériau du creuset. Verre homogénéité est réalisé par l'homogénéisation du mélange des matières premières ( charge de verre), on a agité la masse fondue, et par broyage et re-fusion de la première matière fondue. Le verre obtenu est généralement recuit pour éviter les bris pendant le traitement.
Pour fabriquer du verre à partir de matériaux pauvres avec verre formant tendances, de nouvelles techniques sont utilisées pour augmenter la vitesse de refroidissement, ou de réduire cristal déclencheurs de nucléation. Des exemples de ces techniques comprennent sustentation aérodynamique (refroidissement de la masse fondue tandis qu'il flotte sur un courant de gaz), Splat trempe (en appuyant sur la fusion entre deux enclumes métalliques) et le rouleau trempe (coulée de la masse fondue à travers des rouleaux).
Voir aussi: Conception optique, Fabrication et les tests de composants optiques
Autres verres
Lunettes de réseau
Certains verres qui ne comprennent pas de silice comme constituant principal peuvent avoir des propriétés physico-chimiques utiles pour leur application dans la fibre optique et autres applications techniques spécialisées. Il se agit notamment verres fluorés, aluminosilicates, verres de phosphate, verres de borate, et verres de chalcogénures.
Il existe trois classes de composants pour des verres d'oxydes formateurs de réseau:, des intermédiaires et des modificateurs. Les formateurs de réseau (le silicium, le bore, le germanium) forment un réseau hautement réticulé de liaisons chimiques. Les intermédiaires (titane, l'aluminium, le zirconium, le béryllium, le magnésium, le zinc) peuvent agir à la fois comme formateurs de réseau et des modificateurs, selon la composition du verre. Les modificateurs (calcium, le plomb, le lithium, le sodium, le potassium) modifier la structure de réseau; ils sont généralement présents sous forme d'ions, non compensée par des atomes d'oxygène de pontage voisins, liés par une liaison covalente au réseau de verre et maintenir une charge négative pour compenser l'ion positif à proximité. Certains éléments peuvent jouer des rôles multiples; par exemple, le plomb peut agir à la fois en tant que réseau ancien (Pb 4+ remplacement de Si 4+), ou en tant que modificateur.
La présence d'atomes d'oxygène non pontants réduit le nombre relatif de liaisons fortes dans le matériau et perturbe le réseau, en diminuant la la viscosité de la masse fondue et en abaissant la température de fusion.
Les ions de métal alcalin sont de petite taille et portable; leur présence dans le verre permet un degré de conductivité électrique, en particulier à l'état fondu ou à haute température. Leur mobilité, toutefois, diminue la résistance 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 oxygène pour compenser leur charge, sont beaucoup moins mobiles eux-mêmes 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 (généralement sodium et de calcium), pour faciliter le traitement et résistance à la corrosion satisfaisante. Résistance à la corrosion du verre peut être obtenu par désalcalinisation, élimination des ions alcalins de la surface du verre par réaction avec des composés par exemple du soufre ou du fluor. La présence d'ions de métaux alcalins a un effet aussi préjudiciable à la la tangente de perte du verre, et de sa résistance électrique ; verres pour l'électronique (étanchéité, tubes à vide, lampes ...) doivent prendre cela en compte.
L'addition de de plomb (II) oxyde abaisse le point de fusion, abaisse la viscosité de la masse fondue, et augmente indice de réfraction. L'oxyde de plomb facilite également la solubilité des autres oxydes métalliques et par conséquent est utilisé dans les verres colorés. La diminution de la viscosité du verre fondu de plomb est très significatifs (environ 100 fois par rapport aux verres de soda); ceci permet de faciliter l'enlèvement des bulles et de travailler à des températures plus basses, d'où son utilisation fréquente en tant qu'additif dans émaux vitreux et brasures de verre. La haute rayon ionique de l'ion Pb rend très immobile dans la matrice et empêche le mouvement des autres ions; conduire des lunettes ont donc une résistance électrique élevée, environ deux ordres de grandeur plus élevé que le verre sodocalcique (10 vs 8,5 10 6,5 Ohm · cm, DC à 250 ° C). Pour plus de détails, voir verre au plomb.
L'addition de fluor abaisse la constante diélectrique du verre. Le fluor est très électronégatif et attire les électrons dans le réseau, l'abaissement de la polarisabilité de la matière. Un tel dioxyde de silicium-fluor est utilisé dans la fabrication de circuits intégrés comme un isolant. Des niveaux élevés de fluor dopage conduire à la formation de SiF 2 O volatile et tel verre est ensuite thermiquement instable. Couches stables ont été obtenus avec la constante diélectrique à environ 3/5 à 3/7.
Les métaux amorphes
Dans le passé, de petits lots de métaux amorphes avec des configurations de haute surface de la région (rubans, fils, films, etc.) ont été produits par l'application de taux de refroidissement extrêmement rapides. Cela a été initialement appelé "refroidissement de floc» par doctorant W. Klement à Caltech, qui a montré que les taux de refroidissement de l'ordre de millions de degrés par seconde est suffisante pour empêcher la formation de cristaux, et les atomes métalliques devenir "enfermé dans" une état vitreux. Des fils métalliques amorphes ont été produites par pulvérisation cathodique du métal en fusion sur un disque métallique filage. Plus récemment, un certain nombre d'alliages ont été produites dans des couches avec une épaisseur supérieure à 1 millimètre. Ils sont connus comme des verres métalliques massifs (BMG). Liquidmetal Technologies vendre un certain nombre de BMGS à base de zirconium. Lots d'acier amorphe ont également été produits qui démontrent des propriétés mécaniques dépassant de loin ceux trouvés dans les alliages d'acier conventionnelles.
En 2004, Chercheurs du NIST ont présenté des preuves qu'un isotrope phase métallique non cristallin (appelé «q-glass") peut être cultivé à partir de la masse fondue. Cette phase est la première phase, ou "première phase", pour former dans le système Al-Fe-Si lors d'un refroidissement rapide. Fait intéressant, les preuves expérimentales indiquent que les formes de cette phase par une transition du premier ordre. La microscopie électronique à transmission (MET) montre que les images nucléation q-verre de la masse fondue sous forme de particules discrètes, qui poussent sphérique 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 barrière de nucléation, ce qui implique une discontinuité d'interface (ou surface interne) entre le verre et la matière fondue.
Électrolytes
Électrolytes fondus ou des sels sont des mélanges de différents ions . Dans un mélange de trois ou plusieurs espèces ioniques de taille et de forme différente, la cristallisation peut être si difficile que le liquide peut être facilement sous-refroidi dans un verre. Le meilleur exemple est étudié Ca 0,4 0,6 K (NO 3) 1.4.
Les solutions aqueuses
Certaines solutions aqueuses peut être refroidi dans un état vitreux, par exemple LiCl: R H 2 O dans le domaine de composition 4 <R <8.
Liquides moléculaires
Un liquide moléculaire est composé de molécules qui ne forment pas un réseau covalente mais interagissent que par faible van der Waals ou par l'intermédiaire transitoire des liaisons hydrogène. Beaucoup de liquides moléculaires peut être refroidi dans un verre; certains sont excellents formateurs de verre qui normalement ne cristallisent pas.
Un exemple connu est verre de sucre.
Sous extrêmes de solides de pression et de température peuvent présenter de grandes variations structurales et physiques qui peuvent conduire à transitions de phase polyamorphic. En 2006 chercheurs italiens créer une phase amorphe de dioxyde de carbone en utilisant la pression extrême. La substance a été nommé carbonia amorphe (a-CO 2) et présente une structure atomique qui ressemble à celui de la silice.
Polymères
Verres colloïdaux
Concentré suspensions colloïdales peuvent présenter une transition vitreuse distinct en fonction de la concentration des particules ou de la densité.
Vitrocéramiques
Matériaux verre-céramique part de nombreuses propriétés à la fois avec le verre non-cristallin et cristalline céramiques. Ils sont formés en tant que verre, et puis partiellement cristallisés par traitement thermique. Par exemple, la microstructure de la céramique pâte blanche contient fréquemment à la fois amorphe et phases cristallines. Grains cristallins sont souvent intégrés dans une phase intergranulaire non-cristalline de joints de grains. Lorsqu'il est appliqué à la céramique pâte blanche, vitreux signifie le matériau a une très faible la perméabilité aux liquides, souvent, mais pas toujours de l'eau, lorsqu'elle est déterminée par un régime d'essai spécifiée.
Le terme se réfère principalement à un mélange de lithium et aluminosilicates qui donne un tableau de matériaux aux propriétés thermomécaniques intéressants. Le plus important d'entre eux dans le commerce ont la particularité d'être imperméable au choc thermique. Ainsi, verre-céramique sont devenus extrêmement utile pour la cuisson de comptoir. Le négatif coefficient de dilatation thermique (CTE) de la phase céramique cristalline peut être équilibré avec le CTE positif de la phase vitreuse. À un certain moment (~ 70% cristallin) le verre-céramique a un CTE nette proche de zéro. Ce type de expositions verre céramique excellentes propriétés mécaniques et peut soutenir répétée et la température change rapidement jusqu'à 1000 ° C.
Structure
Comme dans les autres les solides amorphes, la structure atomique d'un verre dépourvu de toute longue portée périodicité de translation. Toutefois, en raison de la liaison chimique caractéristiques lunettes ne possèdent un degré élevé d'ordre à courte distance par rapport à atomique locale polyèdres .
Verre par rapport liquide surfondu
En physique, la définition standard d'un verre (ou solide vitreux) est un solide formé par trempe de fusion rapide. Cependant, la vitre du terme est souvent utilisé pour décrire toute solide amorphe qui présente une température Tg de transition vitreuse. Si le refroidissement est suffisamment rapide (par rapport à la caractéristique temps de cristallisation), puis cristallisation est empêchée et la place de la configuration atomique désordonnée de la liquide en surfusion est gelé à l'état solide à T g. En règle générale, la structure d'un verre existe dans un état métastable par rapport à son sous forme cristalline, bien que dans certaines circonstances, par exemple en les polymères atactiques, il n'y a pas d'analogue cristalline de la phase amorphe.
Certaines personnes considèrent le verre comme un liquide en raison de son absence de premier ordre transition de phase où certaines thermodynamique des variables telles que le volume , l'entropie et enthalpie sont discontinues à travers la plage de transition vitreuse. Cependant, la transition vitreuse peut être décrite comme analogue à une transition de phase de second ordre où les variables thermodynamiques intensives telles que le dilatation thermique et capacité thermique sont discontinus. Malgré cela, la théorie des transformations de phase d'équilibre ne tient pas entièrement pour le verre, et donc la transition de verre ne peut pas être classé comme un des classiques transformations de phase d'équilibre dans les solides.
| Quelle est la nature de la transition entre un solide fluide ou régulière et une phase vitreuse? "Le problème non résolu le plus profond et le plus intéressant en théorie à l'état solide est probablement la théorie de la nature du verre et de la transition vitreuse." PW Anderson |
Le verre est un solide amorphe. Il présente une structure atomique proche de celui observé dans la phase liquide en surfusion, mais présente toutes les propriétés mécaniques d'un solide. La notion que le verre se écoule dans une mesure appréciable sur des périodes de temps prolongées ne est pas soutenue par la recherche empirique ou analyse théorique (voir la viscosité de matériaux amorphes). Mesurage en laboratoire de flux de verre à température ambiante montrent un mouvement compatible avec une viscosité du matériau de l'ordre de 10 17 -10 18 Pa s.
Bien que la structure atomique de verre part les caractéristiques de la structure dans un liquide en surfusion, le verre a tendance à se comporter comme un solide au-dessous de sa température de transition vitreuse. Un liquide en surfusion se comporte comme un liquide, mais elle est inférieure à la point de congélation de la matière, et dans certains cas se cristalliser presque instantanément si un cristal est ajouté en tant que noyau. La variation de la capacité calorifique à une transition vitreuse et une transition de fusion des matériaux comparables sont généralement du même ordre de grandeur, ce qui indique que le changement d'actif degrés de liberté est comparable ainsi. Tant dans un verre et dans un cristal, il est la plupart du temps seulement le degrés de vibration de la liberté qui restent actives, alors que de rotation et mouvement de translation est arrêté. Cela contribue à expliquer pourquoi tant cristalline et non cristalline solides présentent une rigidité sur des échelles de temps plus expérimentales.
Comportement de verre antique
L'observation que les vieilles fenêtres se trouvent parfois à être plus épaisse au fond qu'au sommet est souvent offerte comme preuve à l'appui pour la vue que le verre se écoule sur une échelle de temps des siècles. L'hypothèse étant que le verre était autrefois uniforme, mais a coulé à sa nouvelle forme, qui est une propriété de liquide. Toutefois, cette hypothèse est incorrecte; une fois solidifié, le verre ne se écoule pas plus. La raison de cette observation est que, dans le passé, lorsque les vitres sont généralement fabriqués par souffleurs de verre, la technique utilisée était de tourner le verre fondu de manière à créer une ronde, essentiellement plat et même plaque (la processus de verre couronne, décrit ci-dessus). Cette plaque a ensuite été coupé pour se adapter une fenêtre. Les pièces ne sont pas, cependant, absolument plat; les bords du disque sont devenues une autre épaisseur que le verre filé. Lorsqu'il est installé dans un châssis de fenêtre, la vitre sera placé avec le côté plus épais vers le bas à la fois pour des raisons de stabilité et pour éviter que l'eau se accumulant dans le plomb CAMES au bas de la fenêtre. Parfois tel verre a été trouvé côté plus mince ou plus épais bas de chaque côté du bord de la fenêtre, le résultat de la négligence lors de l'installation.
La production de masse des vitres de verre dans le début du XXe siècle a provoqué un effet similaire. Dans les usines de verre, verre fondu a été versé sur une grande table de refroidissement et a permis de se propager. Le verre obtenu est plus épais à l'endroit de l'écoulement, situé au centre de la grande feuille. Ces feuilles ont été découpées en petites vitres d'une épaisseur non uniforme, typiquement de l'emplacement de la coulée centrée dans l'une des vitres (appelés «Centre de la cible yeux») pour un effet décoratif. Verre moderne destiné aux fenêtres est produit comme verre flotté et est très uniforme d'épaisseur.
Plusieurs autres points peuvent être considérés qui contredisent la théorie du «flux de verre cathédrale":
- Écrivant dans le American Journal of Physics, ingénieur matériaux Edgar D. Zanotto déclare «... le prédit temps de relaxation pour GeO 2 au la température ambiante est 10 32 ans. Par conséquent, la période de relaxation (de temps d'écoulement caractéristique) de lunettes de cathédrale serait encore plus. "(10 32 années est de nombreuses fois plus que le montant estimé âge de l'Univers .)
- Si le verre médiévale a coulé sensiblement, puis romain et objets égyptiens auraient coulé proportionnellement plus - mais ce ne est pas observé. De même, préhistorique lames d'obsidienne doivent avoir perdu leur avantage; ce ne est pas observé soit (bien que l'obsidienne peut avoir une différente viscosité du verre à vitre).
- Si le verre se écoule à un rythme qui permet des changements pour être vu à l'œil nu après des siècles, l'effet devrait être perceptible dans antiques télescopes . Toute légère déformation dans les lentilles télescopiques anciennes conduirait à une diminution spectaculaire des performances optiques, un phénomène qui ne est pas observé.
- Il existe de nombreux exemples de vieux de plusieurs siècles étagères en verre qui n'a pas pliés, même se il est soumis à un stress beaucoup plus élevé des charges gravitationnelles que fenêtre verticale verre.
Le ci-dessus ne se applique pas aux matériaux qui ont une température de transition vitreuse proche de la température ambiante, comme certains plastiques utilisés dans la vie quotidienne comme le polystyrène et polypropylene.
Propriétés physiques
Propriétés optiques
Le verre est largement utilisé en grande partie due à la production de compositions de verre qui sont transparentes aux longueurs d'onde visibles de la lumière. En revanche, matériaux polycristallins ne le font pas en émission générale lumière visible. Les cristallites individuels peuvent être transparents, mais leurs facettes ( joints de grains) reflètent ou diffusent la lumière résultant en réflexion diffuse. Le verre ne contient pas les subdivisions internes associés aux joints de grains dans les polycristaux, et donc ne pas disperser la lumière de la même manière qu'un matériau polycristallin. La surface d'un verre est souvent lisse depuis lors de la formation de verre, les molécules du liquide en surfusion ne sont pas obligés de disposer dans des géométries de cristal rigides et peuvent suivre la tension de surface , ce qui impose une surface lisse au microscope. Ces propriétés, qui donnent sa clarté verre, peuvent être conservés même si le verre est partiellement absorbant la lumière-à-dire de couleur.
Le verre a la capacité de réfracter, de réfléchir, et de transmettre la lumière suivant optique géométrique, sans la disperser. Il est utilisé dans la fabrication de les lentilles et les fenêtres. Verre commun a une indice de réfraction d'environ 1,5. Selon Les équations de Fresnel, la la réflectivité d'une feuille de verre est d'environ 4% par surface (à une incidence normale dans l'air), et la transmissivité d'un élément (deux surfaces) est d'environ 90%. Verre trouve également une application dans optoélectronique, par exemple, par transmission de lumière des fibres optiques .
Couleur
Couleur en verre peut être obtenue par addition d'ions électriquement chargés (ou des centres de couleur) qui sont distribuées de manière homogène, et par la précipitation de particules finement dispersées (comme dans verres photochromes). Ordinaire verre sodocalcique apparaît incolore à l'œil nu quand il est mince, bien que fer (II) oxyde (FeO) impuretés jusqu'à 0,1% en poids produisent une teinte verte, qui peut être consulté en morceaux épais ou à l'aide d'instruments scientifiques. En outre FeO et Cr 2 O 3 additions peuvent être utilisés pour la production de bouteilles vertes. soufre , ainsi que carbone et des sels de fer, est utilisé pour former des polysulfures de fer et produire du verre de couleur ambre, allant du jaune au presque noir. Un bain de verre peut également acquérir une couleur ambrée d'une atmosphère de combustion réductrice. dioxyde de manganèse peut être ajouté en petites quantités pour enlever la teinte vert donné par l'oxyde de fer (II). Lorsqu'il est utilisé dans verre d'art ou verre verre de studio est coloré en utilisant des recettes jalousement gardées comportant des combinaisons spécifiques d'oxydes métalliques, les températures de fusion et les temps de Cook. La plupart des verres de couleur utilisée dans le marché de l'art est fabriqué en volume de fournisseurs qui desservent ce marché bien qu'il existe quelques fabricants de verre avec la possibilité de faire leur propre couleur à partir de matières premières.
Glass art
Du 19ème siècle, différents types de verre de fantaisie commencé à devenir branches importantes de la arts décoratifs. verre camée a été relancé pour la première fois depuis les Romains, d'abord principalement utilisé pour des pièces dans un style néo-classique de style. L' Art nouveau mouvement en particulier fait un grand usage de verre, avec René Lalique, Émile Gallé, et Daum de Nancy noms importants de la première vague française du mouvement, produisant vases colorés et pièces similaires, souvent en verre camée, et utilisant également des techniques de lustre. Louis Comfort Tiffany en Amérique spécialisé dans le vitrail profane, la plupart des sujets de plantes, à la fois dans les panneaux et ses fameuses lampes. Du 20ème siècle, certains artistes de verre ont commencé à 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 coulée, la fusion, l'effondrement, pate-de-verre, la flamme travail, chaud-froid sculpture et travail. Travail à froid comprend les travaux de vitrail traditionnel ainsi que d'autres méthodes de façonnage du verre à la température ambiante. Le verre peut aussi être coupé avec une scie en diamant, ou les roues de cuivre incorporé avec des abrasifs, et poli pour donner brillant facettes; la technique utilisée dans la création de Cristal Waterford. Art est parfois gravées dans le verre grâce à l'utilisation de substances acides, caustiques ou abrasifs. Traditionnellement cela a été fait après le verre a été soufflé ou coulé. Dans les années 1920 un nouveau processus moule gravure a été inventé, où l'art a été gravé directement dans le moule, de sorte que chaque pièce moulée émergé du moule avec l'image déjà sur la surface du verre. Cette réduction des coûts de fabrication et, combinées à une plus large utilisation de verre coloré, menés à la verrerie pas cher dans les années 1930, qui est devenu plus tard connu comme verre de dépression. Comme les types d'acides utilisés dans ce processus sont extrêmement dangereux, méthodes abrasives ont gagné en popularité.
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 coloré est souvent utilisée, bien que parfois le verre est peint, d'innombrables exemples existent de l'utilisation du vitrail.
Musées
En dehors de collections historiques dans les musées généraux, œuvres d'art moderne en verre peut être vu dans une variété de musées, dont le Musée Chrysler, le Museum of Glass à Tacoma, le Metropolitan Museum of Art, le Musée 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 Février 2000, le Smith Musée du Vitrail, situé à Chicago de Navy Pier, a ouvert le premier musée en Amérique dédié uniquement à vitraux. Le musée présente des œuvres 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 modèles extrêmement détaillés de fleurs en verre peint. Il se agissait chalumeau par Leopold Blaschka et son fils Rodolphe, qui ne ont jamais révélé la méthode qu'il a utilisé pour les fabriquer. Le Blaschka Fleurs en verre sont toujours une source d'inspiration pour les souffleurs de verre aujourd'hui.
