Bonjour, Habr!

Nous avons tous entendu des mots comme «verre trempé», «verre Gorilla», «traitement chimique du verre». Cependant, dans la plupart des cas, nous ne pensons même pas à la façon dont toutes ces choses sont organisées, mais en vain - ce sujet contient de nombreux faits étonnants et une logique intéressante, et la physique y montre une fois de plus son beau et brillant côté. Et la physique est plus belle quand ses lois extrêmement simples nous surprennent énormément.

Cet article n'aura pas de formules abstruses ou de longues chaînes logiques (mais les liens pour les curieux, bien sûr, le seront certainement). Si vous voulez vous détendre et profiter de la beauté de la nature - cet article est pour vous. J'invite tout le monde à chat!

Larmes bataves

Un peu d'histoire

Loin 1660e année , Angleterre. Le roi a envoyé cinq «petites bulles de verre» à sa Royal Society. La société a indiqué avec une grande rapidité qu'elle était en mesure de produire deux autres produits similaires minuscules qui se comportent exactement de la même manière que ceux reçus. La découverte a été immédiatement enregistrée dans des mémoires et les instructions de fabrication ont commencé à être traduites en langues étrangères et rapidement diffusées dans toute l'Europe.

Les gouttes de verre, appelées par la suite "gouttes du prince Rupert" en l'honneur de l'amiral et scientifique Prince Rupert du Palatinat , qui a apporté les gouttes d'Allemagne au roi Charles II, ont provoqué une vive discussion parmi les scientifiques de l'époque. Des personnalités célèbres telles que Robert Hook, William Thomson (premier baron Kelvin - oui, le même) et d'autres, mais une description mathématique claire de tous les processus se produisant dans les gouttes est apparue pour la première fois dans les écrits d'Arnold Alan Griffith en 1920.

Le prince Rupert, bien sûr, était loin d'être le premier à faire cette découverte. Selon Petronius , quelque chose de similaire était connu des verriers depuis l'époque de Tibère : le créateur du produit, selon Petronius, Tibère condamné à mort, car il craignait que l'invention ne soit plus précieuse que tous ses trésors.

Au 17ème siècle, avant que le nom de "goutte du prince Rupert" ne soit établi, le nom "larmes de Batavian" ou "Holland Tears" (Batavia - l'ancien nom de Hollande) était encore répandu, car pour la première fois ils commencèrent à y être produits en masse.

Essence

Qu'est-ce qui a tellement excité tous ceux qui ont vu ce phénomène du verre et qui continuent de surprendre jusqu'à présent?

Le processus de fabrication de la goutte de Prince Rupert est extrêmement simple: il vous suffit de prendre un seau d'eau froide et de le déposer avec du verre fondu. Une fois le verre refroidi, vous obtenez un produit sous la forme d'une gouttelette - il s'appelle la larme Batavsky. Il semblerait que toute cette procédure soit extrêmement simple. Cependant, les larmes bataves ont une propriété très intéressante.

Ils allient des qualités paradoxales à première vue. La déchirure batave est à la fois incroyablement forte et incroyablement fragile. La «tête» du têtard qui en résulte est étonnamment solide: elle ne peut pas être brisée avec un marteau ou un autre moyen manuel, et sous une presse hydraulique, elle peut supporter jusqu'à 20 tonnes . Mais si vous grattez un peu la queue ou la secouez trop, la goutte entière explosera en petits morceaux.

Comment ça marche?

Comme il est écrit ici , lors du refroidissement à l'eau, les couches externes durcissent immédiatement et forment une sorte de "coque" pour le verre chauffé à l'intérieur. Pendant le refroidissement, le verre intérieur rétrécit fortement, conduisant finalement à une énorme accumulation de contraintes mécaniques à l'intérieur de la gouttelette.

En regardant la chute à travers le polariseur, vous pouvez "voir" toute cette tension accumulée:

Comme vous l'avez probablement déjà deviné, l'explosion des larmes de Batavskiy est associée à la libération de toute cette tension. Le processus est similaire à une réaction en chaîne: chaque petit morceau, ayant perdu sa base de maintien, est jeté sous haute pression.

Les voitures

Où ce phénomène s'applique-t-il? En fait, chaque jour, vous voyez du verre fabriqué selon ce principe. Par exemple, dans les voitures particulières, il a commencé à être utilisé dans les années 1930 (oui, il a fallu environ 300 ans pour apparaître comme domaine d'application) sous forme de verre trempé. Et l'invention a commencé à être utilisée dans:

• Douches;
• Étagères de réfrigérateurs;
• La composition de certains types de verre pare-balles;
• Plongeurs masqués;
• Et il y en a beaucoup plus.

Dans les voitures particulières, il est important de choisir le bon type de verre pour l'une ou l'autre partie pour des raisons de sécurité.

Glaces latérales et arrière

Le verre ordinaire, en règle générale, se brise en gros morceaux pointus qui peuvent nuire au conducteur en cas d'accident. Par conséquent, ici, vous avez besoin d'un verre qui sera non seulement solide, mais qui s'effondrera également en petits morceaux sûrs s'il se casse.

Pour cela, du verre trempé est utilisé. Il est obtenu grâce au refroidissement rapide des côtés pendant le processus de production. Ici, tout fonctionne de la même manière que les larmes de Batavsky, et si vous frappez la fenêtre autour du bord, elle se brisera. Et après cela, vous pouvez encore entendre un craquement silencieux pendant un certain temps: c'est la dernière tension libérée des fragments.

Pare-brise

Ce verre a un rôle particulier. Il doit non seulement être très durable, mais il doit autant que possible empêcher les objets de pénétrer dans la cabine même en cas de panne. Le verre pare-balles fonctionne selon des principes similaires.

Ici, le verre trempé ne convient plus. Au lieu de cela, ils utilisent le soi-disant triplex ou, comme on l'appelle en Occident, le "verre feuilleté". Habituellement, ce sont trois couches collées ensemble: les couches externes sont en verre ordinaire (silicate), et entre elles se trouve un film polymère.

Le triplex est couramment utilisé lorsque nous voulons rendre le verre extrêmement durable. Il trouve application dans:

• Bâtiments en verre;
• Fenêtres de maisons;
• Les musées
• Et d'autres

Si la couche externe se casse, elle ne s'effrite pas en petits morceaux, comme si elle était en verre trempé. Au lieu de cela, lui et ses couches de soutien continuent de protéger les passagers contre les objets solides dangereux et peut-être assez gros. Maintenant, vous pouvez voir pourquoi l'histoire du détective Hal Vukovich sur la façon dont un homme en transe a cassé le pare-brise d'une voiture est le vélo le plus courant.

Verre de gorille

Et bien sûr, nous ne pouvons nous empêcher de mentionner tous nos smartphones préférés!

Gorilla Glass est une marque de verre trempé chimiquement . Il est plus cher et plus difficile à fabriquer; cependant, cette méthode de renforcement est courante dans l'industrie mobile. Pourquoi?

Le fait est que le spectre des exigences s'ajoute au verre d'un appareil mobile:

• Le verre doit être aussi fin que possible et les méthodes de renforcement décrites ci-dessus nécessitent une certaine épaisseur;
• Le verre devrait réfracter la lumière aussi faiblement que possible;
• Le verre peut être de différentes formes et avoir des courbures (par exemple, aux bordures - salut, Infinity Display ).

Le traitement chimique résiste très bien à tout cela: il peut même renforcer le verre très mince, le verre incurvé et les changements mesurables de la réfraction de la couleur ne se produisent pas.

Bien sûr, il y a quelques inconvénients. En voici quelques uns:

• Il ne peut être appliqué qu'au verre contenant des oxydes de métaux alcalins (par exemple, le verre de silicate);
• Cher

En plus des smartphones mobiles et autres gadgets, la trempe chimique, inventée en 1962, a trouvé une application dans plusieurs autres articles ménagers:

• Pare-brise de cockpits dans les avions;
• Scanners de verre;
• Disques durs portables.

Voyons comment cela fonctionne.

Principe de fonctionnement

L'idée est de remplacer les ions de métaux alcalins dans le verre par des plus gros, comme indiqué sur l'image, pour rendre le verre plus dense et, par conséquent, plus durable.

Pour ce faire, le verre est abaissé pendant un certain temps dans une substance spéciale chauffée électriquement (par exemple, KNO ₃ ). En règle générale, plus le processus d'échange d'ions a lieu rapidement, plus les gros ions profonds pénètrent dans le verre et moins cher cela nous coûte. Par conséquent, le choix des températures et des substances est assez important.

Après avoir franchi toutes ces étapes, de petites fissures sont «fixées» dans le verre et la densité des couches externes est augmentée, ce qui rend le verre plus résistant aux rayures et aux chocs.

Conclusion

Hourra! Maintenant, vous savez quelque chose sur certains types de renfort en verre et où chacun est utilisé. En exercice, pouvez-vous dire tout de suite quel verre Gav et Dan cassent dans la prochaine vidéo? Comment cela se produit-il? Où est-il utilisé? Et quel genre d'erreur fait Gav quand il résume à la fin de la vidéo?

Je suis sûr que vous avez fait face avec facilité! Bonne chance à tous et merci d'avoir regardé l'article!

PS

Je serai heureux de toute critique raisonnable concernant le contenu et la forme de l'article.