همه‌ی ما در اطراف‌مان انواع و اقسام شیشه‌ی در و پنجره و محل‌های دیگر را دیده‌ایم، اما شاید یک بار هم به ترکیبات سازنده‌ی آن توجه نکرده باشیم و فقط درباره‌ی نوع کاربری این محصول دقت کرده باشیم. شیشه جزو محصولاتی است که قدمتی تاریخی داشته که از گذشته‌های دور مورد استفاده قرار می‌گرفته است. ضمن اینکه اگر نگاهی به جدول عناصر بیندازید، خواهید دید که کمتر عنصری پیدا می‌شود که در تولید آن از شیشه استفاده نشده باشد. حال اجازه دهید در این خصوص بیشتر صحبت کنیم و در انتها نیز به کاربردهای فوق العاده‌ی شیشه بپردازیم.
تعریف شیشه
شیشه یک جامد غیربلوری غالباً شفاف است که کاربردهای مختلفی مانند فن‌آوری و تزئینی گسترده‌ای دارد. به عنوان مثال از این محصول در شیشه‌های پنجره و ظروف غذاخوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. شیشه غالباً با خنک‌سازی سریع (خاموش شدن) فرم مذاب تشکیل می‌شود. آشناترین و قدیمی‌ترین نوع شیشه‌های تولید شده شیشه‌های سیلیکات هستند که بر اساس ترکیب شیمیایی سیلیس (دی اکسید سیلیسیم یا کوارتز) ساخته شده اند. به طور کلی شیشه حاوی حدود 70٪ سیلیس است که در طبیعت به شکل‌های کوارتز و کریستو بالیت تهیه می‌شود.
ترکیبات سازنده شیشه
اجزای مختلف شیشه و عملکرد آنها در زیر شرح داده شده است:
- سیلیس
سیلیس ماده‌ی اصلی سازنده شیشه است. اگر از پودر سیلیس به تنهایی در ساخت شیشه استفاده شود، می‌توان آن را فقط در دمای بسیار بالا ذوب کرد اما محصول مناسب فقط در هنگام خنک‌سازی نتیجه خواهد داد. با این حال افزودن برخی مواد قلیایی (کربنات سدیم یا پتاسیم) و آهک به نسبت مناسب برای ایجاد شیشه ضروری به نظر می‌رسد.
- کربنات سدیم یا پتاسیم
این ماده، قلیایی بوده و جز ضروریات تشکیل شیشه است که به نسبت مناسب برای کاهش نقطه ذوب سیلیس و ایجاد ویسکوزیته به شیشه مذاب اضافه می شود.
- آهک
این ماده نیز به صورت گچ اضافه می‌شود تا دوام شیشه را افزایش دهد. البته ممکن است به جای آهک، اکسید سرب نیز افزوده شود.
- دی اکسید منگنز
این ماده تیز به دلیل وجود آهن در مواد اولیه شیشه، برای اصلاح رنگ شیشه به نسبت مناسب اضافه می شود.
- ماده رنگ آمیزی
اگر بنا به تولید شیشه رنگی باشد، یک رنگ مناسب در مرحله هم‌جوشی اضافه می‌شود تا رنگ مورد نظر شیشه تأمین شود.
تاریخچه استفاده بشر از شیشه
مردم قبل از اینکه یاد بگیرند چگونه شیشه درست کنند، از شیشه های طبیعی به ویژه از ابسیدین (شیشه آتشفشانی) استفاده کرده بودند. همچنین از ابسیدینبرای تولید چاقو، سر پیکان، جواهرات و پول نیز استفاده می شده است. پلینی از مورخان رومی باستان اظهار داشت كه بازرگانان فنیقی اولین بار شیشه را در حدود 5000 سال قبل از میلاد در منطقه سوریه ساخته‌اند. اما طبق شواهد باستان‌شناسی، اولین شیشه ساخت بشر در حدود 3500 سال قبل از میلاد در بین‌النهرین شرقی و مصر و اولین ظروف شیشه‌ای نیز در حدود 1500 سال قبل از میلاد در همین دو مکان ساخته شده است. در ابتدا، ساخت شیشه بسیار سخت و کند بود. کوره‌های ذوب شیشه کوچک بودند و گرمای تولیدی آنها به سختی ذوب شیشه را انجام می‌داد. اما در قرن اول قبل از میلاد، صنعتگران سوری لوله دمشی را اختراع کردند. این کشف، انقلابی را در تولید شیشه را بپا کرد. ضمن اینکه تولید شیشه در امپراتوری روم رونق گرفت و از ایتالیا به تمام کشورهای تحت حاکمیت آن گسترش یافت. گفتنی است که در سال 1000 میلادی، شهر اسکندریه مصر به مهمترین مرکز تولید شیشه تبدیل شد.
کاربرد شیشه
از شیشه می‌توان به عنوان موارد زیر استفاده کرد:
- پنجره‌ها و درها.
- نماها.
- سازه‌های تقویت کننده.
- کارد و چنگال (بشقاب ، فنجان ، کاسه).
- عایق کاری.
- بسته بندی شیشه برای غذا.
- لوازم آرایشی و دارویی.
- انرژی تجدید پذیر (شیشه انرژی خورشیدی یا توربین‌های بادی).
- طراحی داخلی ساختمان و عناصر مبلمان مانند آینه، نرده‌ها، میزها، پارتیشن‌ها و غیره.
- برنامه‌ها و لوازم الکترونیکی در آشپزخانه، درب اجاق گاز، تلویزیون، صفحه رایانه، تلفن‌های هوشمند و غیره.
- وسایل نقلیه و حمل و نقل مانند هواپیما، کشتی، شیشه جلو اتومبیل، نور پس زمینه و غیره.
- فناوری پزشکی، شیشه نوری، بیوتکنولوژی و غیره.
- کابلهای فیبر نوری برای انتقال اطلاعات از تلفن‌ها، تلویزیون و کامپیوتر.
- همچنین امروزه از شیشه به عنوان پارتیشن در نمای ساختمان نیز استفاده می‌شود که فضا را از نظر جسمی تقسیم می‌کند و همچنین از لحاظ بصری داخل و خارج را به یکدیگر متصل خواهد کرد.
