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What Is Glass?

 
Education - Img 1The term 'glass' refers to a state of matter, usually produced when a viscous molten material is cooled rapidly to below its glass transition temperature, with insufficient time for a regular crystal lattice to form. Consequently a key feature is that glasses have structures that are liquid-like i.e. not crystalline; this means that they lack the internal structural boundaries present in most other materials. So they are typically transparent to light, although this can also depend on their composition. As a result they are enormously valuable for windows, containers, ovenware, tableware, lighting, and optical fibres for telecommunications (underpinning the internet and mobile phones).

 

Education - Img 2The picture shows Bent Flat Glass in Modern Architecture, Museum of History, Berlin (Architect I.M. Pei).The most familiar chemical forms of glass are the silica-based materials used for architectural and automotive glazings, containers, table glassware, glass wool for heat insulation and decorative objects. These compositions have a high viscosity in the molten state which:

  • aids glass formation, as the constituent ions can only re-arrange themselves with difficulty,
  • and makes possible fabrication into a multitude of shapes as the melt is cooled.

Such materials allow the aerodynamic design of car windshields whilst giving the driver an undistorted image. The windows are variously laminated or toughened to protect the occupants in the event of a crash, and can be coated or even coloured to control heat gain, to prevent UV damaging the seals and for special effects such as head-up displays.

Education - Img 3An area in which glasses are playing a vital role is in reducing the world’s carbon footprint. For example this picture shows the parabolic glass mirrors (silver coated) of a solar thermal power plant in the Mojave Desert, California capable of generating 350 MW. 

But glasses can be made from many different compositions using a wide variety of processes to give products with an even wider range of properties and applications than found for silica based systems. These are less familiar but form the basis for a wide range of speciality glasses such as optical materials, laboratory glass, cooktop panels, display screens, glass fibers for reinforcement of plastics, amplifiers, multiplexers and switches for optical fibre telecommunication systems.

Education - Img 4A wide range of additional glass applications result from glasses that have been treated to give them added value (functional glasses). Such glasses typically possess surface properties different from the bulk ones due to chemical or thermal treatment, coatings or surface structuring. The Romans for example were able to produce beautiful artistic effects using technically challenging surface modification. The picture shows the structuring of a glass surface using a cutting wheel to produce a Roman Diatreta Cup (1st Century AD).
 
Education - Img 5
 
 
 
These days techniques such as laser structuring are able to modify a glass surface on an amazingly fine scale. This picture, for example, shows a planar diffractive microlens with a diameter of just 0.6 mm.

Education - Img 6Glasses will dissolve a wide variety of different materials such as the oxides of chromium, cobalt, copper, iron, manganese and nickel to produce a rainbow of colours. Each element of the coloured components in this Medieval Stained Glass Window (11th Century, Augsburg, Germany) consists of an individually produced coloured glass sheet cut to the required shape any held in place by lead cames. In this window enamelling with black stain was used to add fine detail. 

Later people learned how to use silver stains to produce local areas on clear sheets that were coloured yellow or orange. This same basic technology of ion exchange is now used to strengthen fine objects such as wine glasses and to produce thin channels in the surface of glass sheets that can guide light, just as optical fibres do. 

To find out more about the artistic aspects of stained glass have a look at the following web site, which also contains numerous additional links: http://www.affordablelamps.com/stained-glass-fixtures-learn-more.html

Source


Como se formam e de que são feitos os cristais?

Marcello R.B. Andreeta e Edgar D. Zanotto
LaMaV - DEMa - UFSCar

Toda matéria é constituída por átomos ou moléculas. E uma substância é
chamada tecnicamente de cristal quando seus átomos ou moléculas estão
dispostos em padrões estruturais que se repetem indefinidamente, formando
um arranjo periódico. Por curiosidade, vale lembrar que essa propriedade
não existe em alguns materiais que as pessoas chamam de ‘cristal’, como
alguns tipos de vidros. Assim, as “taças de cristal” de nossas mães
(aquelas usadas somente em dias de festa) não são cristais, mas vidros
especiais que, por brilhar bastante, são visualmente parecidos com os
cristais.

 
Materiais policristalinos são formados por um ou mais cristais unidos.
Existem muitos materiais cristalinos naturais formados por apenas um
elemento (como ferro, alumínio e silício), mas outros são compostos por
dois ou mais – caso do gelo, dos grãos de areia, de pedras preciosas (como
a esmeralda) e de certas moléculas orgânicas (como o açúcar). Aliás, a
imensa maioria das substâncias que conhecemos é cristalina, pois esse é o
estado mais estável, isto é, de mínima energia. No início da formação de
um cristal, diversos átomos se agrupam ordenadamente, formando o que é
chamado de núcleo nanométrico. Com o passar do tempo, outros átomos ou
moléculas unem-se a esses núcleos, levando à construção de uma rede
ordenada e periódica.
 
O conhecimento sobre processos sintéticos de cristalização é tão antigo
quanto a escrita, como revelam documentos chineses de 2.700 A.C, e avanços
recentes da ciência já desvendaram boa parte desses mecanismos, mas a
compreensão total do processo de cristalização ainda desafia os
cientistas. Isso acontece porque esse processo envolve diversas áreas da
ciência e também porque os cristas podem ser obtidos de muitas maneiras
diferentes. Eles podem ser produzidos a partir de soluções aquosas,
vapores, líquidos fundidos ou vidros aquecidos – nesse último caso, são
gerados materiais de alta tecnologia conhecidos como vitrocerâmicos,
usados, por exemplo, em espelhos telescópicos e até em dentes e ossos
artificiais. Para maiores informações, os leitores podem consultar a
página eletrônica do Centro de Pesquisa, Tecnologia e Educação em
Materiais Vítreos (www.certev.ufscar.br).

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