Hallo habr

Wir alle hörten Wörter wie "gehärtetes Glas", "Gorilla-Glas", "chemische Verarbeitung von Glas". In den meisten Fällen denken wir jedoch nicht einmal darüber nach, wie all diese Dinge angeordnet sind, sondern vergebens - dieses Thema enthält viele erstaunliche Fakten und interessante Logik, und die Physik zeigt erneut ihre schöne und helle Seite. Und die Physik ist am schönsten, wenn uns ihre extrem einfachen Gesetze sehr überraschen.

Dieser Artikel wird keine abstrusen Formeln oder langen logischen Ketten enthalten (aber Links für Neugierige werden es sicherlich sein). Wenn Sie sich entspannen und die Schönheit der Natur genießen möchten, ist dieser Artikel genau das Richtige für Sie. Ich lade alle zur Katze ein!

Batavianische Tränen

Ein bisschen Geschichte

Weit 1660. Jahr , England. Der König sandte fünf „kleine Glasblasen“ an seine Royal Society. Das Unternehmen berichtete mit großer Geschwindigkeit, dass es zwei weitere winzige ähnliche Produkte herstellen konnte, die sich genauso verhalten wie die erhaltenen. Der Fund wurde sofort in Memoiren festgehalten, und die Herstellungsanweisungen wurden in Fremdsprachen übersetzt und verbreiteten sich rasch in ganz Europa.

Glastropfen, später zu Ehren des Admirals und Wissenschaftlers Prinz Rupert von der Pfalz , der die Tropfen aus Deutschland zu König Karl II. Brachte, als "Tropfen von Prinz Rupert" bezeichnet, sorgten unter den damaligen Wissenschaftlern für heftige Diskussionen. Solche berühmten Persönlichkeiten wie Robert Hook, William Thomson (Erster Baron Kelvin - ja, derselbe) und andere, aber eine klare mathematische Beschreibung aller Prozesse, die in den Tropfen abliefen, erschienen 1920 erstmals in den Schriften von Arnold Alan Griffith.

Prinz Rupert war natürlich weit davon entfernt, diese Entdeckung zu machen. Laut Petronius war den Glasmachern seit der Zeit von Tiberius etwas Ähnliches bekannt: Laut Petronius , dem Schöpfer des Produkts, wurde Tiberius zum Tode verurteilt, weil er befürchtete, dass die Erfindung wertvoller sein könnte als alle seine Schätze.

Im 17. Jahrhundert, bevor der Name "Prince Rupert's Drop" eingeführt wurde, war der Name "Batavian Tears" oder "Holland Tears" (Batavia - der alte Name von Holland) noch weit verbreitet, da sie dort zum ersten Mal in Massenproduktion hergestellt wurden.

Essenz

Was hat alle so aufgeregt, die dieses Glasphänomen gesehen haben und bisher noch überraschen?

Die Herstellung von Prince Ruperts Tropfen ist äußerst einfach: Sie müssen nur einen Eimer kaltes Wasser nehmen und ihn mit geschmolzenem Glas fallen lassen. Nachdem das Glas abgekühlt ist, erhalten Sie ein Produkt in Form eines Tropfens - es wird Batavsky-Träne genannt. Es scheint, dass dieses ganze Verfahren äußerst einfach ist. Die Batavianischen Tränen haben jedoch eine sehr interessante Eigenschaft.

Sie verbinden auf den ersten Blick paradoxe Eigenschaften. Die Batavian Träne ist unglaublich stark und unglaublich zerbrechlich. Der „Kopf“ der resultierenden Kaulquappe ist überraschend stark: Sie kann nicht mit einem Hammer oder anderen manuellen Mitteln gebrochen werden und hält unter einer hydraulischen Presse bis zu 20 Tonnen aus . Aber wenn Sie den Schwanz ein wenig kratzen oder zu stark schütteln, explodiert der ganze Tropfen in winzige Stücke.

Wie funktioniert es

Wie hier geschrieben steht, härten die äußeren Schichten beim Abkühlen in Wasser sofort aus und bilden eine Art "Hülle" für das erhitzte Glas im Inneren. Während des Abkühlens schrumpft das innere Glas stark, was schließlich zu einer enormen Ansammlung mechanischer Spannungen im Tröpfchen führt.

Wenn Sie den Tropfen durch den Polarisator betrachten, können Sie all diese akkumulierte Spannung "sehen":

Wie Sie wahrscheinlich bereits vermutet haben, ist die Explosion der Batavskiy-Tränen mit dem Lösen all dieser Spannungen verbunden. Der Vorgang ähnelt einer Kettenreaktion: Jedes kleine Stück, das seine Haltebasis verloren hat, wird unter hohem Druck ausgeworfen.

Autos

Wo trifft dieses Phänomen zu? Tatsächlich sehen Sie jeden Tag Glas, das nach diesem Prinzip hergestellt wurde. Zum Beispiel wurde es in Personenkraftwagen erstmals in den 1930er Jahren in Form von gehärtetem Glas eingesetzt (ja, es dauerte ungefähr 300 Jahre, bis es als Anwendungsgebiet erschien). Und die Erfindung begann verwendet zu werden in:

• Duschen;
• Regale von Kühlschränken;
• Die Zusammensetzung einiger Arten von kugelsicherem Glas;
• Maskierte Taucher;
• Und es gibt noch viel mehr.

Bei Personenkraftwagen ist es aus Sicherheitsgründen wichtig, die richtige Glasart für das eine oder andere Teil zu wählen.

Seiten- und Heckscheiben

Gewöhnliches Glas zerbricht in der Regel in große, scharfe Stücke, die dem Fahrer bei einem Unfall schaden können. Deshalb brauchen Sie hier ein Glas, das nicht nur stark ist, sondern auch in kleine, sichere Stücke zerfällt, wenn es bricht.

Hierzu wird gehärtetes Glas verwendet. Es wird durch schnelles Abkühlen von den Seiten während des Produktionsprozesses erhalten. Hier funktioniert alles genauso wie bei den Batavsky-Tränen, und wenn Sie gegen das Fenster am Rand stoßen, wird es zerbrechen. Und danach hört man noch eine Weile ein leises Knirschen: Dies ist die letzte Spannung, die von den Fragmenten gelöst wird.

Windschutzscheibe

Dieses Glas spielt eine besondere Rolle. Es sollte nicht nur sehr langlebig sein, sondern auch verhindern, dass Gegenstände in die Kabine gelangen, selbst im Falle einer Panne. Kugelsicheres Glas arbeitet nach ähnlichen Prinzipien.

Hier ist das gehärtete Glas nicht mehr geeignet. Stattdessen verwenden sie das sogenannte Triplex oder, wie es im Westen heißt, "Verbundglas". Normalerweise sind dies drei zusammengeklebte Schichten: Die äußeren bestehen aus gewöhnlichem (Silikat-) Glas, und zwischen ihnen befindet sich ein Polymerfilm.

Triplex wird häufig verwendet, wenn wir Glas extrem haltbar machen wollen. Es findet Anwendung in:

• Glasgebäude;
• Fenster von Häusern;
• Museen
• Usw.

Wenn die äußere Schicht bricht, zerfällt sie nicht in kleine Stücke, als wäre sie aus gehärtetem Glas. Stattdessen schützen er und seine unterstützenden Schichten die Passagiere weiterhin vor gefährlichen und möglicherweise ziemlich großen festen Gegenständen. Jetzt können Sie sehen, warum die Geschichte von Detektiv Hal Vukovich darüber, wie ein Mann in Trance die Windschutzscheibe eines Autos zerbrochen hat, das häufigste Fahrrad ist.

Gorilla Glas

Und natürlich können wir nicht anders, als alle unsere Lieblings-Smartphones zu erwähnen!

Gorilla Glass ist eine Marke für chemisch gehärtetes Glas . Es ist teurer und schwieriger herzustellen; Diese Verstärkungsmethode ist jedoch in der Mobilindustrie üblich. Warum?

Tatsache ist, dass das Spektrum der Anforderungen dem Glas eines mobilen Geräts hinzugefügt wird:

• Das Glas sollte so dünn wie möglich sein, und die oben beschriebenen Verstärkungsverfahren erfordern eine bestimmte Dicke;
• Glas sollte das Licht so schwach wie möglich brechen.
• Glas kann verschiedene Formen haben und Krümmungen aufweisen (z. B. an den Rändern - hi, Infinity Display ).

Die chemische Verarbeitung kommt mit all dem sehr gut zurecht: Sie kann sogar sehr dünnes Glas, gebogenes Glas festigen, und messbare Änderungen der Farbbrechung treten nicht auf.

Natürlich gibt es einige Nachteile. Hier sind einige von ihnen:

• Es kann nur auf Glas angewendet werden, das Alkalimetalloxide enthält (z. B. Silikatglas);
• Teuer

Neben mobilen Smartphones und anderen Geräten hat das 1962 erfundene chemische Löschen in mehreren anderen Haushaltsgegenständen Anwendung gefunden:

• Windschutzscheiben von Cockpits in Flugzeugen;
• Glasscanner;
• Tragbare Festplatten.

Mal sehen, wie es funktioniert.

Arbeitsprinzip

Die Idee ist, die Alkalimetallionen im Glas durch größere zu ersetzen, wie im Bild gezeigt, um das Glas dichter und dementsprechend haltbarer zu machen.

Dazu wird das Glas für einen bestimmten Zeitraum in eine spezielle elektrisch beheizte Substanz (z. B. KNO ₃ ) abgesenkt. Je schneller der Ionenaustauschprozess stattfindet, desto tiefer dringen große Ionen in das Glas ein und desto billiger kostet uns das alles. Daher ist die Wahl der Temperaturen und Substanzen sehr wichtig.

Nachdem wir alle diese Stufen durchlaufen haben, werden kleine Risse im Glas „fixiert“ und die Dichte der äußeren Schichten erhöht, wodurch das Glas widerstandsfähiger gegen Kratzer und Stöße wird.

Fazit

Hurra! Jetzt wissen Sie etwas über einige Arten von Glasverstärkungen und wo jede verwendet wird. Kannst du als Übung sofort sagen, welches Glas Gav und Dan im nächsten Video zerbrechen? Wie kommt es dazu? Wo wird es verwendet? Und was für einen Fehler macht Gav, wenn er am Ende des Videos zusammenfasst?

Ich bin sicher, Sie haben es mit Leichtigkeit geschafft! Viel Glück an alle und vielen Dank für den Artikel!

PS

Ich freue mich über jede vernünftige Kritik an Inhalt und Form des Artikels.