Thủy tinh – một nguyên liệu phổ biến được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Vậy thủy tinh làm từ gì? Vì sao lại được yêu thích và ứng dụng rộng rãi tới vậy. Cùng đi tìm lời giải đáp qua những thông tin dưới đây.
Thủy tinh được làm từ vật liệu gì?
Thủy tinh chính là một loại chất liệu thường được sử dụng nhiều trong công nghiệp và dân dụng. Chúng ta có thể bắt gặp rất nhiều sản phẩm được chế tác từ nguyên liệu này như chai lọ, bình hoa, đèn trang trí, đèn cây… thủy tinh được khuyến khích sử dụng trong thời đại 4.0 để bảo vệ môi trường và chi phí khá rẻ.
Ngay từ thế kỷ thứ nhất TCN kỹ thuật thổi thủy tinh đã phát triển, thời kỳ đế chế La Mã đã có rất nhiều loại hình thủy tinh được tạo ra, chủ yếu là bình và chai lọ.
Theo khoa học thủy tinh có gốc silicat – silicat có công thức hoá học là điôxít silic (SiO2) có trong dạng đa tinh thể như cát và cũng là thành phần hóa học của thạch anh. Silicat có điểm nóng chảy khoảng 2.000 °C (3.632 °F), khá cao và gây tốn kém năng lượng để có thể đun nóng chảy nó ra tạo hình.
Thủy tinh có tính rắn không màu, trong suốt, không gỉ, tương đối cứng nhưng lại dễ vỡ khi vận chuyển hoặc khi rơi từ độ cao xuống thấp. Thủy tinh không cháy, không hút ẩm và không bị axit ăn mòn, kể cả các axit mạnh, ngoại trừ axit Hidro Florua (HF).
Tính chất của thuỷ tinh là gì?
Thủy tinh là chất rắn không màu, trong suốt, không gỉ, tương đối cứng nhưng chúng lại rất dễ vỡ khi rơi từ độ cao xuống thấp.
Thuỷ tinh không cháy, không hút ẩm, không bị ăn mòn với nhiều loại axit mạnh khác nhau, ngoại trừ axit hidro florua ( HF)
Thuỷ tinh trong suốt và cho ánh sáng truyền qua một cách dễ dàng, do vậy nó hay được sử dụng lăng kính, đèn trang trí, sợi dây cáp quang,…
Thuỷ tinh không có nhiệt độ nóng chảy nhất định, khi bổ sung các tạp chất khác cùng với thuỷ tinh sẽ làm thay đổi nhiệt độ nóng chảy của nó…
Thủy tinh được tạo ra như thế nào?
Nguyên liệu cần có:
Sản xuất thủy tinh cần có nguyên liệu chính là cát silica (cát thạch anh) và hóa chất tạo màu thủy tinh là mangan điôxit. Lưu ý tất cả nguyên liệu sản xuất thủy tinh phải sạch không tạp chất để cho thủy tinh có màu nguyên bản.
Bước thứ hai trong quy trình là bổ sung natri cacbonat (NANCO3) và Canxi ôxít (CaO) vào cát. Natri cacbonat (soda) làm hạ thấp nhiệt độ xuống mức cần thiết để chế tạo thủy tinh. Tuy nhiên, chất này khiến thủy tinh có thể bị thấm nước. Vì vậy, canxi ôxít hoặc vôi sống được bổ sung vào để khắc phục nhược điểm đó. Ôxít trong magiê và hoặc nhôm cũng có thể được bổ sung, giúp thủy tinh bền hơn. Thông thường, các chất phụ gia này chiếm tối đa khoảng 26% đến 30% hợp chất thủy tinh.
Tiếp theo, các chất hóa học khác được bổ sung để cải thiện tính năng của thủy tinh tùy theo mục đích sử dụng. Đối với thủy tinh dùng để trang trí, hợp chất bổ sung thêm là chì ôxít, tạo sự lấp lánh cho thủy tinh pha lê, đồng thời tạo độ mềm dẻo giúp dễ dàng cắt gọt và hạ thấp mức nhiệt nóng chảy. Để làm được mắt kính, thuỷ tinh sẽ được bổ sung thêm lantan ôxít, vì nó có tính khúc xạ và sắt có trong hợp chất này giúp hấp thụ nhiệt tốt.
Chất hóa học tạo màu được bổ sung theo ý muốn. Như nói ở trên, mùn sắt trong cát thạch anh làm cho thủy tinh có màu xanh lục. Vì thế, ôxít sắt hoặc ôxít đồng được bổ sung để tăng độ xanh của thủy tinh. Hợp chất lưu huỳnh tác dụng tạo màu vàng, màu hổ phách, nâu nhạt hoặc thậm chí màu đen, phụ thuộc vào định lượng cacbon hoặc sắt bổ sung.
Tạo hỗn hợp tạo màu cho thủy tinh:
– Bổ sung thêm 2 chất natri cacbonat (NANCO3) và Canxi ôxít (CaO) vào cát. 2 hợp chất này chiếm khoảng 26% đến 30% hợp chất thủy tinh và có tác dụng giúp thủy tinh bền hơn.
– Tiếp đến là bổ sung thêm chì oxit – tạo ra sự lấp lánh cho thủy tinh và độ mềm dẻo để dễ dàng cắt gọt và hạ thấp mức nhiệt nóng chảy. Nếu như sản xuất kính nên bổ sung thêm lantan oxi để tăng tính khúc xạ và hấp thụ nhiệt.
– Một số chất khác được thêm vào để tạo màu cho thủy tinh: sử dụng đồng (Cu) – tạo màu xanh ngọ, sử dụng vàng (Au) – tạo màu hồng ngọc, sử dụng Mangan (Mn) – tạo màu đỏ tía, sử dụng crôm (Cr) – tạo màu xanh đậm….và rất nhiều các kim loại khác giúp tạo màu cho thuỷ tinh lung linh hơn.
Nung chảy hỗn hợp:
Hỗn hợp đã trộn theo tỉ lệ được nung chảy ở 2.300 độ C, sử dụng nồi nung chảy hoặc lò điện.
Tạo hình thủy tinh bằng 3 cách:
– Rót thủy tinh nỏng chảy vào khuôn và để nguội – đây là cách đơn giản và dễ dàng nhất
– Thổi thủy tinh bằng cách thủy tinh nóng chảy được dồn vào 1 đầu của ống rỗng sau đó xoay ống vừa thổi hơi vào ống, thủy tinh được tạo hình bởi không khí thổi vào trong ống, trong lực ekos thủy tinh nóng chảy ở đầu ống xuống tạo nên hình thù mong muốn.
– Thủy tinh nóng chảy rót vào bình chứa thiếc tan chảy để tạo thành giá đỡ và thổi thủy tinh bằng nitơ nén để tạo hình và đành bóng.
Bước cuối cùng để nguội thủy tinh: thủy tinh được phủ lớp mạ ngoài, cán mỏng hoặc xử lý bằng các phương pháp khác để tăng cường độ bền và dẻo dai.
Các loại thuỷ tinh thường được sử dụng?
Tuỳ thuộc vào cấu tạo, tính chất và ứng dụng, thủy tinh được phân thành 4 loại, cụ thể như sau:
Thuỷ tinh thông thường – Soda Lime
Đây là loại được sử dụng khá phổ biến trong đời sống như các loại chén thủy tinh, đĩa thủy tinh, kính cửa sổ hay trong đồ uống hàng ngày… Thành phần của loại thủy tinh này thường bao gồm 60 – 75% silica, 12 – 18% soda và lime chiếm 5 – 12%.
Loại thuỷ tinh này thường đượ sử dụng phổ biến bởi giá thành rẻ, phù hợp với mọi gia đình, dễ chùi rửa và ít bám mùi. Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt của soda lime rất thấp nên không thể sử dụng trong việc nấu nướng hay cho vào lò vi sóng để đảm bảo tính an toàn.
Thuỷ tinh cường lực – Tempered glass
Tempered glass được hình thành từ Soda Lime qua quá trình đun nóng ở nhiệt độ 630 độ C. Sau đó tiến hành làm lạnh đột ngột nhằm giúp thủy tinh chịu nhiệt có độ rắn chắc hơn và chịu nhiệt cao hơn so với các loại chai thủy tinh thông thường. Sự ra đời của thuỷ tinh cường lực (kính cường lực) là một bước tiến mới hỗ trợ rất nhiều cho con người trong đời sống hàng ngày. Bạn có thể dễ dàng bắt gặp thuỷ tinh cường lực lắp đặt tại khu vực bồn rửa tay, cửa kính, kính bồn tắm đứng,…
Thuỷ tinh chịu nhiệt – Heat – resistant glass
Thuỷ tinh chịu nhiệt được sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu của các gia đình về dụng cụ nhà bếp như: nồi thuỷ tinh, bát , tô hộp đựng thức ăn, bình sữa… Vì công năng chịu nhiệt tốt nên bạn có thể sử dụng các vật dụng thuỷ tinh này để nấu nướng hoặc cho vào lò nướng, lò vi sóng,… đều đảm bảo an toàn và thẩm mỹ.
Thủy tinh trắng – Opal
Đây là các loại thủy tinh trong suốt được dùng phổ biến tại các gia đình. Nguyên liệu sản xuất thủy tinh Opal hay thủy tinh trắng được làm thông qua silicat tự nhiên và chất liệu thủy tinh khá đặc biệt. Nó làm từ cách làm nóng chảy thủy tinh qua nhiệt độ ở 1600 độ C. Lúc này, thủy tinh sẽ có màu trắng ngọc thay vì ở trạng thái trong suốt như trước đây.
Thủy tinh trắng có nhiều ưu điểm vượt trội như: chống ăn mùi, độ cứng chắc chắn, không mùi nên an toàn cho sức khỏe con người.
Một số ứng dụng của thuỷ tinh trong đời sống con người
Sử dụng thuỷ tinh làm đồ trang trí, decor không gian sống
Chúng ta không còn lạ gì với những đồ đạc trong nhà với chất liệu thuỷ tinh từ chiếc bình hoa, ca, cốc uống nước hay chén bát ăn cơm đều có sự xuất hiện của thuỷ tinh. Thậm chí ngày nay, thuỷ tinh được sản xuất mang nhiều đặc tính vượt trội nên được sử dụng rất nhiều trong căn bếp tiện nghi của gia đình.
Ngoài ra, thuỷ tinh có mặt ở rất nhiều những món đồ trang trí nhà cửa như quả cầu thuỷ tinh, ly thuỷ tinh, đồng hồ cát, bể cá,… bởi đặc tính lung linh và khả năng tạo hình hoàn hảo.
Thuỷ tinh có vai trò quan trọng trong y học, y tế,…
Dễ dàng nhận thấy những ống đựng thuốc, ống nghiệm, lăng kính,… trong các thiết bị chăm sóc sức khoẻ của con người đều có sự xuất hiện của thuỷ tinh. Như vậy đã đủ thấy thuỷ tinh quan trọng thế nào đối với sức khoẻ của mỗi chúng ta.
Ngành công nghiệp thực phẩm
Với khả năng bảo quản thực phẩm tốt, cho thực phẩm luôn được tươi ngon mà an toàn với người sử dụng, thuỷ tinh có mặt giúp cho ngành công nghiệp thực phẩm phát triển không ngừng. Các loại đồ uống đựng trong chai, bình thuỷ tinh được khuyến cáo sử dụng nhiều hơn bảo nó đem lại cảm giác ngon miệng cũng như bảo vệ môi trường một cách tốt hơn các loại chất liệu khác.
Trong nông nghiệp, thuỷ tinh cũng đóng góp vai trò rất quan trọng
Nông nghiệp công nghệ cao ngày càng phát triển, việc lai tạo và nhân giống cây trồng là đặc biệt quan trọng. Và trong quy trình nhân giống cây trồng đó, chất liệu thuỷ tinh giúp các nhà khoa học kiểm soát và theo dõi quá trình mô tế bào phát triển, từ đó mang đến chất lượng cây trồng hiệu quả cao nhất.
Thuỷ tinh trong ngành công nghệ, điện tử, viễn thông
Những linh kiện điện tử, cầu chì, cảm biến, bo mạch,…hay sợi cáp quang,… đều có sự xuất hiện của thuỷ tinh. Như vậy có thể khẳng định thuỷ tinh đóng góp một phần công sức không hề nhỏ đưa con người đến với cuộc sống ngày càng hiện đại hơn bao giờ hết. Đặc biệt sự phát minh ra kính cường lực bảo vệ các bề mặt điện thoại, máy tính… được xem là bước tiến mới mang đến trải nghiệm hoàn hảo nhất cho người dùng.
Thủy tinh là một nguyên liệu đi cùng năm tháng lịch sử hình thành và sinh sống của loài người. Đến ngày nay thủy tinh vẫn được yêu thích bởi tính thẩm mỹ cao và khuyến khích sử dụng với mục đích bảo vệ môi trường.
Hãy thử tưởng tượng một ngày nào đó thủy tinh không còn tồn tại xung quanh chúng ta, điều gì sẽ xảy ra…
Xem thêm:
