Skok na obsah

Techblog > Technologie > Sklo z oxidu hlinitého

[CNW:Counter] TOPlist
12. 8. 2004 - Technologie

Sklo z oxidu hlinitého

Běžné sklo se vyrábí z oxidu křemičitého. A jak víme, jeho mechanické vlastnosti jsou "nic-moc". Proč tedy nevyrobíme sklo z oxidu hlinitého, který se používá jako kvalitní brusný materiál pod názvem korund?

Ochlazování 1000 °C za sekundu

Vzorky skla z oxidu hlinitého
Credit: A. Rosenflanz

Problém s výrobou skla spočívá v tom, že roztavený materiál musíme ochladit tak rychle, aby nestačil vytvořit krystalickou strukturu a zůstal amorfní. To znamená, že atomy amorfního materiálu nemají své pevně dané polohy, ale jsou neuspořádaně rozmístěny. Je to víceméně tak hustá kapalina, že si myslíme, že je to tuhá látka. Mimochodem i sklo přece teče. Na hodně starých oknech by mělo být vidět, že horní část je tenčí než spodní, kam sklo zteklo. Nezbytné rychlosti ochlazování jsou skutečně obrovské. Dosahují až 10 miliónů °C/s, ale v případě oxidu hlinitého je to "pouze" 1000 °C/s.

Dosáhnout takové rychlosti ochlazování není u větších těles možné, a proto vědci z fimy 3M rozptylovali práškový oxid hlinitý i s příměsemi kovů vzácných zemin (lanthanoidy) do vysokoteplotního kyslíko-vodíkového plamene. Ty poté byly ochlazeny ve vodní lázni. Jelikož velikost vzniklých kapiček byla nanejvýš 140 mikrometrů, ochladily se ve vodě dostatečně rychle. Jak to? Čím je menší objem tělesa, tím větší je poměr jeho povrchu k objemu, jelikož objem roste s třetí mocninou rozměru tělesa, zatímco povrch s druhou mocninou. Protože tepelná výměna probíhá přes povrch tělesa a teplo je "obsažené" v jeho objemu, je zřejmé, že čím menší těleso bude, tím rychleji se bude ochlazovat.

Od kapičky ke skleněné desce

Malá, byť pevná, kapička skla by nám byla nanic. Bylo nutné přijít na způsob, jak z kapiček vytvořit větší celek. Vědci sáhli k osvědčené metodě spékání/slinování prášků tzv. práškové metalurgii. Jako pojivo bylo použito běžné křemičité sklo (samozřejmě v prášku :-). Pojivo se smísilo s hlinitým sklem a pod tlakem se zahřálo na 1000 °C. Sklo se natavilo a slinulo s hlinitým sklem. Výsledný materiál má mít téměř stejné mechanické vlastnosti jako krystalický oxid hlinitý.

V závislosti na tom, jaký lanthanoid byl použit pro příměs se měnily i vlastnosti výsledného skla. Jak je vidět na obrázku výše.

Sklo z oxidu hlinitého by kromě velké tvrdosti a pevnosti mělo mít také velký index lomu. V tom případě bychom se mohli těšit na velmi tenká skla do brýlí, která by poškrábal jen diamantový prsten.

Související:
Kovové sklo (27. 4. 2003) – Ultraprůhledné sklo vyrobené pouze z kovů ve stavu beztíže

Napsal Martin Srubar v 00:34 | Komentáře (7)
Dočetli jste článek? A co nyní?
Pokračujte třeba čtením starších či novějších článků na obdobná témata v této rubrice.

Starší příspěvek: Sterilizace plazmou
Novější příspěvek: Slunečnicový olej pro výrobu vodíku

Nebo se podívejte na titulní stránku, co je nového. > Přejít na titulní stránku
Pokud máte čas a chcete si počíst, doporučuji archív. > Přejít na archív
Jestli vás zajímá něco konkrétního, vyhledejte si na Techblog.cz právě to své téma.

Weblog pro ty, které zajímá věda a technika.

Téma…

Časopis 21. století

Časopis 21. století
Časopis 21. století je nejznámější a nejoblíbenější vědecko-technický časopis. Na čem je ale založena jeho popularita? Z velké části jsou v něm obsaženy nesmysly. Jde o záměr nebo je to pouze neschopností autorů? Upřímně řečeno, co by odborník získal tím, že by v něm publikoval?
13. 8. 2004
Speciály…

Energetická krize

Energetická krize
Za dveřmi je energetická krize. Co budeme dělat, až dojde ropa a další fosilní paliva? Sledujte vývoj alternativních druhů energie a pohonů a hledání nových ropných nalezišť.