1. Jaki jest sens fizyczny i co określa temperatura transformacji T_g?

Temperatura zeszklenia, zwana również "temperaturą witryfikacji, Tg (oznaczenie umowne) - temperatura, w której następuje przejście ze stanu ciekłego lub plastycznego do szklistego na skutek nagłego wzrostu lepkości cieczy.

Zeszklenie jest przemianą fazową drugiego rzędu, co oznacza, że nie towarzyszy jej dający się zmierzyć energetyczny efekt cieplny, ale można ją zaobserwować jako nagłą zmianę pojemności cieplnej.

Tg można wyznaczyć jako punkt przegięcia na zależności zmiany pojemności cieplnej wraz z temperaturą. W praktyce temperaturę zeszklenia wyznacza się zwykle metodą skaningowej termografii różnicowej. Rozszerzalność cieplna, pojemność cieplna i wiele innych właściwości szkieł charakteryzują się gwałtowną zmianą wartości począwszy od temperatury zeszklenia T_g.

Rysunek 1, Wyznacznie Tg metodą DSC (Tg w punkcie A)

Temperatura zeszklenia jest jedną z ważniejszych wielkości charakteryzujących właściwości plastyczne szkieł, termoplastycznych tworzyw sztucznych oraz elastomerów.

Proces odwrotny nazywany jest odszkleniem lub dewitryfikacja. Zachodzi przy tej samej lepkości co witryfikacja, najczęściej jednak przy innej temperaturze. Różnica ta wynika ze wspomnianej przeszłości termicznej materiału.

2. Omówić proces przejścia z fazy ciekłej do fazy szkła.

Therefore, if a glass is formed from a liquid, it must be cooled below its melting point so fast that the supercooled liquid does not crystallize. Thus the rates of nucleation and growth of crystals in the liquid, together with the cooling rate, determine whether a glass is formed.

Ciała krystaliczne wykazują całkowite uporządkowanie elementów struktury: atomów, cząsteczek lub jonów, czyli regularne i periodyczne rozmieszczenie ich w krystalicznej sieci przestrzennej, charakterystycznej dla danego ciała.

Ciała bezpostaciowe wykazują brak uporządkowania elementów struktury; elementy te są rozmieszczone bezładnie i przygodnie, podobnie jak w cieczach.

Ciała krystaliczne i bezpostaciowe różnią się właściwościami, nawet jeśli są to ciała jednakowe pod względem chemicznym. Inne jest ich zachowanie się podczas przechodzenia - pod wpływem ogrzewania - ze stanu stałego w ciekły, a inne podczas przechodzenia ze stanu ciekłego w stały.

Notując w odpowiednich odstępach czasu temperaturę stopionego uprzednio i teraz stygnącego swobodnie metalu lub innego ciała krystalicznego oraz zaznaczając wyniki pomiarów na wykresie zmian temperatury w czasie, obserwujemy zjawisko przedstawione na zdjęciu poniżej.

Spostrzegamy oto, że w pewnej chwili spadek temperatury stopu zatrzymuje się na pewien czas. W tym czasie stop krzepnie, atomy uporządkowują się w kryształy i nieruchomiejąc, oddają zbędny nadmiar energii kinetycznej, która zamienia się w ciepło i wyrównuje straty ciepła oddawanemu otoczeniu, wskutek czego ustaje spadek temperatury.

Ciała takie mają ściśle określoną temperaturę krzepnięcia. Powyżej tej temperatury dane ciało występuje w stanie ciekłym, poniżej - tylko w stanie stałymi ma budowę wewnętrzną uporządkowaną w odpowiednie dla tego ciała kryształy. Tak zachowują się ciała krystaliczne.

Niektóre roztwory (lub stopy) daje się przez pewien czas utrzymać w stanie ciekłym w temp. niższej od temp. ich krzepnięcia. Stan taki nazywamy przechłodzeniem, a roztwory w tym stanie - przechłodzonymi. Jeśli lepkość roztworów przechłodzonych jest tak mała, że możliwy jest swobodny, odpowiednio szybki ruch atomów, to w pewnej chwili roztwór raptownie krystalizuje, a jego temperatura wzrasta przez chwilę do temperatury krystalizacji, jak to ilustruje krzywa II na zdjęciu wyżej.

Gdy jednak lepkość roztworu jest tak duża, że tarcie wewnętrzne zwalniając prędkość ruchu atomów uniemożliwia uporządkowanie się ich w strukturę krystaliczną, wówczas temperatura roztworu spada płynnie dalej (zdjęcie powyżej-krzywa III) . Zwiększająca się coraz bardziej, wraz ze spadkiem temperatury, lepkość staje się wreszcie taka duża, że uniemożliwia definitywnie uporządkowanie się elementów, a roztwór przybiera właściwości ciała stałego. Ciało takie przechodzi w stan stały jako bezpostaciowe. Takim ciałem bezpostaciowym jest szkło.

Bezpostaciowość (niekrystaliczność) szkła decyduje o jego następnej właściwości, odróżniającej je od ciał krystalicznych, a mianowicie o izotropii. Polega ona na tym, że właściwości szkła, np. przewodność cieplna, elektryczna i akustyczna, przepuszczalność światła są jednakowe we wszystkich kierunkach, a ponadto brak jest określonego kierunku łupliwości oraz dwójłomności (w szkle bez naprężeń) itp.

Bezpostaciowość szkła ma wpływ na jego przezroczystość (widzialność obrazów przez szkło) lub przynajmniej przejrzystość (przeświecalność promieni świetlnych).

PODSTAWOWYMI, NIEZMIENNYMI WŁAŚCIWOŚCIAMI FIZYCZNYMI ZWYKŁEGO SZKŁA, ZWIĄZANYMI Z JEGO BUDOWĄ WEWNĘTRZNĄ, SĄ:

BEZPOSTACIOWOŚĆ - niekrystaliczność; NIETRWAŁOŚĆ UKŁADU, czyli nadmierna energia wewnętrzna sprzyjająca krystalizacji; IZOTROPOWOŚĆ, czyli niezależność właściwości od kierunku ich badania w szkle; ZWIĘKSZANIE SIĘ W SPOSÓB CIĄGŁY LEPKOŚCI WRAZ ZE SPADKIEM lub ZMNIEJSZANIE SIĘ LEPKOŚCI ZE WZROSTEM TEMPERATURY; DUŻA LEPKOŚĆ W NORMALNEJ TEMPERATURZE, powodująca że szkło ma właściwości mechaniczne podobne do właściwości ciał stałych;

PRZEZROCZYSTOŚĆ lub PRZEJRZYSTOŚĆ.

3. Na czym polega metoda zol-żel?

Metoda zol-żel jest jedną z metod przygotowywania szkieł. Metoda zachodzi raczej w umiarkowanych warunkach temperatury i ciśnienia. Zol to wg definicji, układ koloidalny w postaci cząstek koloidalnych rozproszonych w cieczy lub gazie. W praktyce pod tym terminem kryje się większość układów koloidalnych.

Układ koloidalny (koloid, układ koloidowy, roztwór koloidalny) - niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Rozdrobnienie (czyli dyspersja) substancji rozproszonej jest tak duże, że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek.

Jeśli cząstki te składają się z takich grup jak grupa OH^- to możliwe jest utworzenie połączeń między tymi cząstkami na drodze kondensacji, ubocznym produktem jest woda albo odpowiedni rozpuszczalnik. Jeśli kondensacja zachodzi w ten sposób, że produkt uboczny np. woda jest uwięziony w przestrzeni skondensowanych cząstek to mowa wtedy o żelu lub hydrożelu. Np.

Na₂SiO₃ + 3H₂O → Si(OH)₄ + 2 NaOH

Si(OH)₄ → (kondensacja) → połączenia Si-O-Si (hydrożel) + uwięziona H₂O

Znane są tez alkożele, przygotowywane z wykorzystanie TEOS (tetraetoksysilan), w reakcji wydziela się etanol

Si(OC₂H₅)₄ + 4 H₂O → 4 C₂H₅OH + Si(OH)₄ → j.w. → alko żel + uwięziony C₂H₅OH

Powolne suszenie, w temp. 100-120 stopni, tak otrzymanych hydro-/alkożeli prowadzi do otrzymania suchego żelu, tzw. xero żelu. Wewnątrz takiego xerożelu występują znaczne naprężenia. Możliwe jest jednak otrzymanie niewielkich szklanych tafli tą metodą powoli susząc w warunkach bliskich próżniowym. Dodanie aldehydu mrówkowego podczas procesu żelowania może znacznie poprawić właściwości finalnego produktu, naprężenia wewnętrzne zostaną wówczas równomiernie rozłożone.

4. Czym są aerożele i jak się je wytwarza?

Aerożele są substancjami o bardzo dużej porowatości, a mimo to bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, izolacyjnych, itp. Jest to rodzaj sztywnej piany o wyjątkowo małej gęstości. Na jego masę składa się nawet w 99,8% powietrze, resztę stanowi porowaty materiał tworzący jej strukturę. Aerożele są obecnie najlżejszymi stałymi substancjami. Mają gęstość rzędu 1,9-150 mg/cm³, a zatem niewiele większą od gęstości powietrza (1,2 mg/cm³). Aerożele są też obecnie materiałami o najmniejszym dla ciał stałych współczynniku przewodnictwa ciepła. Mimo pozornie delikatnej budowy, wiele aerożeli ma wyjątkowo dobre własności mechaniczne, a zwłaszcza są odporne na ściskanie i rozciąganie. Wytrzymują nacisk na gładką powierzchnię masy rzędu 2000 razy ich masy własnej. Są jednak bardzo kruche (nieodporne na uderzenia) i nieodporne na skręcanie i ścinanie. Aerożele krzemionkowe są stabilne do temperatury topnienia krzemionki czyli ok. 1200°C.

Obecnie częściej stosuje się metody chemiczne polegające na reakcji skrajnie rozrzedzonych czterofunkcyjnych alkoksysilanów (np. TEOS (tetraetoksysilan), Si(OCH₃)₄) z parą wodną w atmosferze gazu obojętnego. W pierwszym etapie, na skutek hydrolitycznej kondensacji powstaje miękki żel krzemionkowy. Zanim powstająca piana krzemionkowa całkowicie zastygnie, powoli zmniejsza się ciśnienie w reaktorze, aż do uzyskania niemal zupełnej próżni, w efekcie czego następuje gwałtowny wzrost objętości żelu. W końcowym etapie produkcji, reaktor wypełnia się ponownie ostrożnie gazem obojętnym i jednocześnie podnosi się temperaturę, co prowadzi do zakończenia reakcji kondensacji, usztywnienia się piany i powstania trwałego aerożelu.

5. Jakie cechy powinny posiadać tlenki szkłotwórcze?

Substancje szkłotwórcze:

Pierwiastki: S, Se, Te, As, C, B, Si, P.

Tlenki: SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, GeO₂, As₂O₅ - tworzą więźbę szkła

Inne: Związki z grupą hydroksylową: alkohole, gliceryna

Substancje tworzące szkła powinny posiadać wysoką lepkość w stanie stopionym blisko temperatury topienia.

Substancje tworzące duże zespoły atomów (jonów) o kształtach nie izomerycznych jak: łańcuchy, wydłużone cząstki itp.

Substancje te powinny charakteryzować się niską liczbą koordynacyjną czemu sprzyja typ wiązania atomowego.

6. Podać i omówić klasyfikację szkieł krzemianowych - patrz także PDF

Szkło budowlane: płaskie walcowane i ciągnione, zespolone, hartowane, barwne nieprzejrzyste, piankowe, szkła budowlane są zazwyczaj szkłami sodowo-wapniowo-potasowo-krzemianowymi.

Szkło jenajskie zwane też szkłem boro-krzemianowym - po raz pierwszy wynalezionym w Jenie, które cechuje stosunkowo niską temperaturą topnienia (ok. 400 °C), łatwością formowania i jednocześnie wysoką odpornością na nagłe zmiany temperatury. Jest ono stosowane w sprzęcie laboratoryjnym i kuchennym. Jego odmianą jest szkło pyrex, które posiada skład znacznie ulepszony w stosunku do szkła jenajskiego.

Szkło ołowiowe (kryształowe) - przepuszczalne dla ultrafioletu, o bardzo wysokim współczynniku załamania światła. Jest bezbarwne lub o odcieniu żółtym lub fioletowym. Gęstość 3,4 - 4,6 g/cm3. Używane do produkcji wyrobów dekoracyjnych, soczewek optycznych, przezroczystych osłon przed promieniowaniem rentgenowskim (o grubości równoważnej zwykle 2 lub 5 mm ołowiu) i promieniowaniem gamma.

Szkło optyczne. Stosowane na potrzeby optyki. Trzech głównych producentów Schott (RFN), Ohara (Japonia), Corning (Francja). Ważne cechy takiego szkła to m. in. współczynnik załamania i gęstość.

9. Jaką rolę spełniają w szkłach tlenki metali ziem alkalicznych?

Metale ziem alkalicznych (berylowce) - pierwiastki chemiczne występujące w drugiej grupie układu okresowego pierwiastków. Są to beryl, magnez, wapń, stront, bar i rad. Wszystkie są dwuwartościowe.

Szkło można wytworzyć z samej krzemionki. Wystarczy stopić ją w temperaturze około 2000 K i stop odpowiednio schłodzić, aby otrzymać szkło. Postępując tak otrzymuje się szkło krzemionkowe. Szkło to ma niezwykle cenne właściwości - jest bardzo twarde, odporne na działanie wody i kwasów oraz na działanie wysokiej temperatury i raptowne jej zmiany. Wytwarzanie tego szkła jest jednak trudne i kosztowne, więc jego produkcję ogranicza się do szczególnych rodzajów wyrobów, przeznaczonych przeważnie do prac naukowych. Główną wadą szkła krzemionkowego jest mała ciągliwość i plastyczność (mówi się, że ma ono dużą lepkość), nawet w wysokiej temperaturze topienia. Nie można zmniejszyć lepkości tego szkła przez zwiększenie temperatury, bo krzemionka zaczyna parować.

Krzemionka z dodatkiem jednego z tlenków metali jednowartościowych (sód, potas, lit), nazywanych zasadowymi (alkalicznymi), na przykład najtańszego z nich tlenku sodowego Na2O, topi się w temperaturze znacznie niższej niż krzemionka bez domieszek. Temperatura topienia mieszaniny jest tym niższa, im więcej dodamy tlenku sodowego. Krzemionka reaguje bowiem z tlenkiem sodowym, tworząc krzemiany sodowe, które topią się w temperaturze około 1300 K, a w stopionych krzemianach rozpuszcza się nadmiar krzemionki. Dodanie do krzemionki jednego z tlenków metali dwuwartościowych (wapnia, magnezu, baru, ołowiu, cynku, itp.), najczęściej najtańszego tlenku wapniowego, również powoduje obniżenie się temperatury topienia. Tworzą się bowiem krzemiany wapniowe, topiące się łatwo i rozpuszczające nadmiar krzemionki. Masa taka nie daje się jednak normalnie przechłodzić, gdyż łatwo krystalizuje.

10. Dlaczego szkła fosforanowe nie mają większego znaczenia komercyjnego?

Phosphate glass has been researched for over one hundred and fifty years (Graham, 1833), however, despite P₂O₅ being one of the four classic Zacarhiason glass forming oxides (along with SiO₂, GeO₂ and B₂O₃), the nature of the glass, its applications, research and development have been limited due to its hygroscopic nature. It was not until the addition of at least 30 mol.% of metal oxides was found to significantly improve the durability of the glass that possible applications of the glass were actively pursued (Van Wazer et al., 1950).

Duża higroskopijność szkieł fosforanowych wyklucza ich komercyjne aplikacje.

11. Na czym polegają zalety szkieł metalicznych?

Szkło metaliczne - stop amorficzny dwu- lub wieloskładnikowy, w którym metal jest głównym składnikiem, otrzymany przez bardzo szybkie chłodzenie (10³ - 10⁶K/s)

• produkuje się je najczęściej przez wylanie cienkiej warstwy stopu na szybko odprowadzające ciepło podłoże.

• można też wylewać stop na wirującą tarczę (90 m/s).

• po raz pierwszy szkło metaliczne otrzymano w 1960 roku

Wybrane zalety szkieł metalicznych:

• granica odkształcenia sprężystego 2%

• brak granic międzyziarnowych

• brak plastyczności

• wysoka twardość

• nadprzewodnictwo

• b. dobre właściwości magnetyczne

12. Dlaczego szkła posiadają gorsze przewodnictwo cieplne od kryształów?

Szkło ma bardzo słabe przewodnictwo elektryczne, zaliczane jest do izolatorów. Przewodność cieplna szkła jest o kilka rzędów wielkości mniejsza od ceramiki krystalicznej. Wynika to między innymi ze struktury szkła. Jest ono materiałem amorficznym o nieuporządkowanej, chaotycznej strukturze (występują tu jedynie uporządkowania bliskiego zasięgu) a zatem izotropowym, w odróżnieniu od substancji krystalicznych, które cechują się anizotropią i daleko zasięgowym uporządkowaniem.

14. Na czym polega model przerwy ruchliwościowej w amorficznych półprzewodnikach?

Model przerwy ruchliwościowej w półprzewodnikach amorficznych wynika z obecności zlokalizowanych stanów związanych położonych w przerwie energetycznej. Przewodzenie prądu poprzez w tych półprzewodnikach realizowane jest poprzez tzw. hopping - czyli przeskoki elektronów pomiędzy zlokalizowanymi stanami sąsiednich atomów metalu. Zależy on od subtelności struktury elektronowej materiału:

Model ten przedstawiony jest na poniższym rysunku:

Przerwa ta zależy od wzrostu koncentracji domieszek, czego konsekwencją jest:

- spadek odległości pomiędzy atomami domieszki

- łatwiejsze przeskoki

- wzrost przewodnictwa

15 . Na czym polega metoda domieszkowania amorficznego krzemu?

Domieszkowanie jest procesem wprowadzania kontrolowanej ilości domieszek do półprzewodników.

Głównym celem procesu domieszkowania jest zmiana właściwości elektrycznych półprzewodnika.

Podstawowymi metodami domieszkowania są procesy dyfuzji i implantacji jonów. Do roku 1970 głównym sposobem domieszkowania były procesy dyfuzji. W tym procesie domieszki umieszczane są na powierzchni lub blisko niej z domieszek wprowadzanych z fazy gazowej, płynnej lub poprzez domieszkowane warstwy tlenku. W tym procesie koncentracja domieszek monotonicznie maleje wraz z oddalaniem się od powierzchni.

Profil domieszkowania jest określony głównie przez temperaturę i czas trwania procesu. Od roku 1970 duża część procesów domieszkowania przeprowadzana jest przez implantację jonową. W tym procesie jony domieszek są umieszczane w strukturze półprzewodnika poprzez działa jonowe. Koncentracja domieszek ma swoje maksimum wewnątrz struktury krzemowej. Profil domieszkowania jest zależny głównie od masy jonów i ich energii podczas implantacji. Oba sposoby domieszkowania są wciąż używane ponieważ ich cechy wzajemnie się uzupełniają. Przykładowo dyfuzja jest używana do formowania głębokich złącz w układach CMOS z podwójną studnią, natomiast implantacja jonów używana jest do tworzenia płytkich złącz np. źródła i drenu w tranzystorach MOSFET.

CMOS (ang. Complementary MOS) -technologia wytwarzania układów scalonych, głównie cyfrowych, składających się z tranzystorów MOS o przeciwnym typie przewodnictwa i połączonych w taki sposób, że w ustalonym stanie logicznym przewodzi tylko jeden z nich.

MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) - technologia produkcji tranzystorów polowych z izolowaną bramką i obwodów układów scalonych. Jest to aktualnie podstawowa technologia produkcji większości układów scalonych stosowanych w komputerach i stanowi element technologii CMOS. W technologii MOSFET tranzystory są produkowane w formie trzech warstw. Dolna warstwa to płytka wycięta z monokryształu krzemu lub krzemu domieszkowanego germanem. Na płytkę tę napyla się bardzo cienką warstwę krzemionki lub innego tlenku metalu lub półmetalu, która pełni funkcję izolatora. Warstwa ta musi być ciągła (bez dziur), ale jak najcieńsza. Obecnie w najbardziej zaawansowanych technologicznie procesorach warstwa ta ma grubość pięciu cząsteczek tlenku. Na warstwę tlenku napyla się z kolei bardzo cienką warstwę dobrze przewodzącego metalu (np. złota). Układ trzech warstw tworzy prosty tranzystor lub pojedynczą bramkę logiczną układu procesora.

Domieszkowanie przez dyfuzję

Domieszkowanie przez dyfuzję jest zwykle przeprowadzane poprzez umieszczanie wafli krzemowych w wysokotemperaturowych kwarcowych tubach i przepuszczanie nad nimi mieszaniny gazów zawierającą potrzebną domieszkę . Temperatura procesu wynosi od 800°C do 1200 °C dla krzemu i od 600°C do 1000 °C dla arsenku galu. Liczba wprowadzonych do półprzewodnika domieszek zależy od ciśnienia cząstkowego domieszek w gazie, temperatury procesu i czasu jego trwania.

Dla półprzewodnika krzemowego bor jest najczęściej stosowaną domieszką typu p, natomiast arsen i fosfor domieszkami typu n. Domieszki te wprowadzane być mogą na kilka sposobów: z postaci stałej (BN dla boru, As₂O₃ dla arsenu i P₂O₅ dla fosforu), z fazy płynnej (BBr₃, AsCl i POCl₃) i fazy gazowej (B₂H₆, AsH₃ i PH₃).

Implantacja jonowa

Implantacja jonowa jest procesem wprowadzania rozpędzonych cząstek do półprzewodnika. Typowe energie implantacji wynoszą od 1keV do 1MeV dając w efekcie obszary domieszkowane o głębokości od 10nm do 10μm. Ilość wprowadzanych domieszek waha się od 10¹²/cm² do 10¹⁸/cm². Podstawową zaletą procesu implantacji jonów jest duża dokładność uzyskiwanej koncentracji i niska temperatura procesu.

17. Na czym polega metoda „float” wytwarzania tafli szkła?

Najnowszą i najbardziej zaawansowaną technologią wyrobu szkła jest metoda float, zwana również jako metoda termiczno - grawitacyjno - napięciowa (TGN) lub „pływającej taśmy szklanej”. Szkło otrzymane tą metodą cechuje się wysoką jakością, nie daje deformacji optycznej oglądanego przez nie obrazu. Może być produkowane jako gładkie, wzorzyste, zbrojone oraz w wersji bezbarwnej i barwnej.

W procesie technologicznym można wyróżnić dwie zasadnicze operacje:

• wytapianie masy szklanej w piecu wannowym i doprowadzanie jej do wanny z kąpielą cynową

• formowanie taśmy szklanej w kąpieli cynowej.

Do ważniejszych urządzeń metody float należą:

• piec wannowy do wytopu masy szklanej

• urządzenia do podawania masy szklanej na powierzchnię kąpieli cynowej

• wanna z kąpielą cynową, stanowiącą najważniejsze, charakterystyczne urządzenie w metodzie float

• odprężarka tunelowa

• urządzenia do rozkroju szkła.

Długość linii float wynosi 800÷900 m. Do wytopu szkła float służą piece wannowe, budowane z materiałów ogniotrwałych bardzo dobrej jakości i opalane gazem ziemnym lub paliwem płynnym. Temperatura topnienia masy szklanej wynosi 1560÷1600ºC. Podawanie masy szklanej z części wyrobowej pieca na kąpiel cynową odbywa się przez płytki kanał przepływowy, zakończony progiem wylewowym. Formowanie taśmy szklanej odbywa się w wannie z kąpielą cynową. Wannę stanowi basen o długości ok. 50 m i szerokości 6÷7 m w części przedniej i 4÷4,5 m w części końcowej. Głębokość kąpieli cynowej w wannie wynosi 40÷100 mm. Powierzchnia wanny jest pokryta warstwą materiałów ogniotrwałych, najczęściej grafitu. Wanna obudowana jest metalową osłoną. W wannie, na całej długości, utrzymywana jest odpowiednia temperatura.

Przestrzeń nad kąpielą podzielona jest przegrodami ogniotrwałymi na 3÷5 stref. W pierwszej strefie płynąca taśma szklana o temperaturze 1000ºC rozlewa się na boki, aż do granicy swobodnego rozpływu. W następnych strefach następuje obniżenie temperatury w celu osiągnięcia przez taśmę takiej lepkości, która zezwoli na uchwycenie jej brzegów przez rolki krawędziowe, regulujące prędkość przesuwania się taśmy ku końcowej kąpieli. W dolnej części taśma szklana jest ponownie ogrzewana w celu uzyskania lepkości, pozwalającej na regulację grubości i szerokości taśmy. W ostatniej strefie następuje studzenie taśmy do temperatury ok. 600ºC i przekazanie jej do odprężarki. Długość odprężarki wynosi 100 ÷ 150 m, zaś jej szerokość ok. 4,6 m. Odprężarka podzielona jest na kilka stref, w których można regulować wzdłużnie i poprzecznie temperaturę taśmy szklanej.

Ostatni etap produkcji to krojenie szkła, gdzie wykorzystuje się m.in. technikę laserową i plazmę niskotemperaturową.

Składy chemiczne szkła float są przedmiotem wielu patentów. Szacuje się, że składy te mieszczą się w następującym przedziale (%mas.):

SiO₂ - 71 ÷ 73,3,

MgO - 3,5 ÷ 4,5,

Al₂O₃ - 0,7 ÷ 1,5,

Na₂O - 15,5 ÷ 6,5,

Fe₂O₃ - 0,03 ÷ 0,05,

SO₃ - 0,2 ÷ 0,5,

CaO - 5,5 ÷ 6,5,

K₂O - 0,0 ÷ 0,5.

Szkło okienne - jest to szkło płaskie, najczęściej produkowane metodą float (szkło płynie w postaci wstęgi na powierzchni ciekłej cyny). Inną wykorzystywaną jeszcze metodą jest metoda szkła ciągnionego (metoda Furcault'a). Jednak tą metodą szkło produkowane jest coraz rzadziej. Szkło float może być produkowane w grubościach od 2 do 19 mm. Szkło do stosowania w budownictwie dostępne jest standardowo w grubościach od 3 do 12 mm. Przepuszczalność światła zależy od grubości oraz zawartości tlenku żelaza w masie szklanej. Szkło o niskiej zawartości tlenku żelaza nazywane jest szkłem odbarwianym lub ekstra białym.

1. Podać kryteria szkłotwórczości Zachariasena - czy wszystkie szkła spełniają te kryteria?

1. Atom tlenu może być związany z co najwyżej dwoma kationami

2. Liczba atomów tlenu otaczających kation i tworzących wielościan koordynacyjny musi być niska, wynosi 3 lub 4

3. Tlenowe wielościany koordynacyjne są związane ze soba wierzchołkami, a nie krawędziami ani ścianami

4. Co najmniej trzy wierzchołki wielościanu muszą być związane z sąsiednimi wielościanami. W ten sposób utworzy się struktura polimerowa o sieci trójwymiarowej.

---