Halo, Habr!

Kita semua mendengar kata-kata seperti "kaca tempered", "Gorilla Glass", "pemrosesan kimia kaca." Namun demikian, dalam kebanyakan kasus kita bahkan tidak berpikir tentang bagaimana semua hal ini diatur, tetapi sia-sia - topik ini mengandung banyak fakta menakjubkan dan logika yang menarik, dan fisika di dalamnya sekali lagi menunjukkan sisi indah dan cerahnya. Dan fisika paling indah ketika hukumnya yang sangat sederhana mengejutkan kita.

Artikel ini tidak akan memiliki formula muskil atau rantai logis yang panjang (tapi tautan untuk yang penasaran, tentu saja, akan). Jika Anda ingin bersantai dan menikmati keindahan alam - artikel ini untuk Anda. Saya mengundang semua orang untuk kucing!

Air mata Batavia

Sedikit sejarah

Jauh 1660 tahun , Inggris. Raja mengirim lima "gelembung kecil" ke Royal Society-nya. Perusahaan melaporkan dengan sangat cepat bahwa ia dapat menghasilkan dua produk serupa yang sangat kecil yang berperilaku sama persis dengan yang diterima. Temuan itu segera dicatat dalam memoar, dan instruksi pembuatan mulai diterjemahkan ke dalam bahasa asing dan menyebar dengan cepat ke seluruh Eropa.

Tetes kaca, kemudian disebut sebagai "tetes Pangeran Rupert" untuk menghormati laksamana dan ilmuwan Pangeran Rupert dari Palatinate , yang membawa tetes dari Jerman ke Raja Charles II, menyebabkan diskusi panas di antara para ilmuwan saat itu. Kepribadian terkenal seperti Robert Hook, William Thomson (Baron Kelvin Pertama - ya, yang sama) dan lainnya, tetapi deskripsi matematis yang jelas tentang semua proses yang terjadi dalam tetes pertama kali muncul dalam tulisan-tulisan Arnold Alan Griffith pada tahun 1920 melakukan upaya mereka.

Pangeran Rupert, tentu saja, jauh dari yang pertama untuk membuat penemuan ini. Menurut Petronius , sesuatu yang serupa diketahui oleh pembuat kaca sejak zaman Tiberius : pencipta produk, menurut Petronius, Tiberius dijatuhi hukuman mati, karena ia takut penemuan itu bisa lebih berharga daripada semua hartanya.

Pada abad ke-17, sebelum nama "jatuhnya Pangeran Rupert" didirikan, nama "Air Mata Batavian", atau "Air Mata Belanda" (Batavia - nama lama Belanda) masih tersebar luas, karena untuk pertama kalinya mereka mulai diproduksi secara massal di sana.

Esensi

Apa yang membuat semua orang bersemangat yang melihat fenomena kaca ini, dan terus mengejutkan sejauh ini?

Proses membuat drop Prince Rupert sangat sederhana: Anda hanya perlu mengambil seember air dingin dan menjatuhkannya dengan gelas cair. Setelah gelas mendingin, Anda mendapatkan produk dalam bentuk tetesan - disebut Air Mata Batavsky. Tampaknya seluruh prosedur ini sangat sederhana. Namun, air mata Batavia memiliki properti yang sangat menarik.

Mereka menggabungkan kualitas yang paradoksal. Air mata Batavia sangat kuat dan sangat rapuh. "Kepala" kecebong yang dihasilkan sangat kuat: tidak dapat dipatahkan dengan palu atau alat manual lainnya, dan di bawah pengepres hidrolik, ia dapat bertahan hingga 20 ton . Tetapi jika Anda sedikit menggaruk ekor atau menggoyangkannya terlalu banyak, seluruh tetesan akan meledak menjadi potongan-potongan kecil.

Bagaimana cara kerjanya?

Seperti yang tertulis di sini , selama pendinginan dalam air, lapisan luar segera mengeras dan membentuk semacam "cangkang" untuk kaca yang dipanaskan di dalamnya. Selama pendinginan, kaca bagian dalam menyusut kuat, akhirnya mengarah ke akumulasi besar tekanan mekanik di dalam tetesan.

Melihat drop melalui polarizer, Anda dapat "melihat" semua tegangan yang terakumulasi ini:

Seperti yang mungkin sudah Anda duga, ledakan air mata Batavskiy dikaitkan dengan pelepasan semua ketegangan ini. Prosesnya mirip dengan reaksi berantai: setiap potongan kecil, setelah kehilangan dasar penahannya, dibuang ke bawah dengan tekanan tinggi.

Mobil

Di mana fenomena ini berlaku? Bahkan, setiap hari Anda melihat gelas dibuat sesuai dengan prinsip ini. Sebagai contoh, pada mobil penumpang, pertama kali mulai digunakan pada 1930-an (ya, butuh sekitar 300 tahun untuk muncul bidang aplikasi) dalam bentuk kaca tempered. Dan penemuan ini mulai digunakan dalam:

• Hujan;
• Rak lemari es;
• Komposisi beberapa jenis kaca anti peluru;
• Penyelam bertopeng;
• Dan masih banyak lagi.

Dalam mobil penumpang, penting untuk memilih jenis kaca yang tepat untuk satu atau bagian lain karena alasan keamanan.

Jendela samping dan belakang

Kaca biasa, biasanya, pecah menjadi potongan-potongan besar dan tajam yang dapat membahayakan pengemudi jika terjadi kecelakaan. Karena itu, di sini Anda membutuhkan gelas yang tidak hanya kuat, tetapi juga hancur menjadi potongan-potongan kecil yang aman, jika pecah.

Untuk ini, kaca tempered digunakan. Ini diperoleh karena pendinginan yang cepat dari sisi selama proses produksi. Di sini, semuanya berfungsi sama seperti air mata Batavsky, dan jika Anda membentur jendela di sekitar tepi, itu akan hancur. Dan setelah itu, Anda masih bisa mendengar suara pelan pelan untuk sesaat: ini adalah ketegangan terakhir yang dilepaskan dari pecahan-pecahan.

Kaca depan

Gelas ini memiliki peran khusus. Seharusnya tidak hanya sangat tahan lama, tetapi harus sebisa mungkin mencegah benda masuk kabin bahkan jika terjadi kerusakan. Kaca anti peluru bekerja berdasarkan prinsip serupa.

Di sini kaca tempered tidak lagi cocok. Sebaliknya, mereka menggunakan apa yang disebut triplex , atau, seperti yang disebut di Barat, "kaca laminasi". Biasanya ini adalah tiga lapisan yang direkatkan: yang luar terbuat dari kaca (silikat) biasa, dan di antara mereka ada film polimer.

Triplex umumnya digunakan ketika kita ingin membuat kaca sangat tahan lama. Ia menemukan aplikasi di:

• Bangunan kaca;
• Jendela rumah;
• Museum
• Dan lainnya

Jika lapisan luar pecah, itu tidak hancur menjadi potongan-potongan kecil, seperti jika terbuat dari kaca temper. Sebaliknya, ia dan lapisan pendukungnya terus melindungi penumpang dari benda padat yang berbahaya. Sekarang Anda dapat melihat mengapa kisah detektif Hal Vukovich tentang bagaimana seorang lelaki yang kesurupan memecahkan kaca depan mobil adalah sepeda yang paling umum.

Gelas Gorilla

Dan tentu saja, kami tidak bisa tidak menyebutkan semua smartphone favorit kami!

Gorilla Glass adalah merek dari kaca temper kimia . Lebih mahal dan lebih sulit untuk diproduksi; namun, metode penguat ini umum di industri seluler. Mengapa

Faktanya adalah bahwa spektrum persyaratan ditambahkan ke gelas perangkat seluler:

• Kaca harus setipis mungkin, dan metode penguatan yang dijelaskan di atas membutuhkan ketebalan tertentu;
• Kaca harus membiaskan cahaya selemah mungkin;
• Kaca dapat dari berbagai bentuk dan memiliki kelengkungan (misalnya, di perbatasan - hai, Tampilan Infinity ).

Pemrosesan kimia mengatasi semua ini dengan sangat baik: bahkan dapat memperkuat kaca yang sangat tipis, kaca lengkung, dan perubahan terukur dalam pembiasan warna tidak terjadi.

Tentu saja ada beberapa kekurangannya. Inilah beberapa di antaranya:

• Ini hanya dapat diterapkan pada gelas yang mengandung logam alkali oksida (misalnya, gelas silikat);
• Mahal

Selain ponsel pintar dan gadget lainnya, pendinginan bahan kimia, ditemukan pada tahun 1962, telah menemukan aplikasi di beberapa barang rumah tangga lainnya:

• Kaca depan kokpit di pesawat;
• Pemindai kaca;
• Hard drive portabel.

Mari kita lihat cara kerjanya.

Prinsip kerja

Idenya adalah untuk mengganti ion logam alkali dalam gelas dengan yang lebih besar, seperti yang ditunjukkan pada gambar, untuk membuat gelas lebih padat dan, karenanya, lebih tahan lama.

Untuk melakukan ini, gelas diturunkan untuk jangka waktu tertentu menjadi zat khusus yang dipanaskan dengan listrik (misalnya, KNO ₃ ). Sebagai aturan, semakin cepat proses pertukaran ion berlangsung, semakin besar ion yang menembus kaca dan semakin murah harganya. Karena itu, pemilihan suhu dan zat cukup penting.

Setelah kami melewati semua tahapan ini, retakan kecil “diperbaiki” di kaca dan kepadatan lapisan luar meningkat, yang membuat kaca lebih tahan terhadap goresan dan benturan.

Kesimpulan

Hore! Sekarang Anda tahu sesuatu tentang beberapa jenis penguat kaca dan di mana masing-masing digunakan. Sebagai latihan, dapatkah Anda langsung memberi tahu gelas apa yang Gav dan Dan saksikan di video berikutnya? Bagaimana ini terjadi? Di mana itu digunakan? Dan kesalahan macam apa yang dilakukan Gav ketika dia menyimpulkan di akhir video?

Saya yakin Anda berhasil dengan mudah! Semoga sukses untuk semua orang dan terima kasih telah menonton artikel!

PS

Saya akan senang dengan kritik yang masuk akal mengenai konten dan bentuk artikel.