Свойства стекла

Физические свойства стекла – плотность, прозрачность, преломление и отражение света, теплопроводность, термическая устойчивость, твердость, прочность, электропроводность и др.

Самое важное свойство стекол – прозрачность в диапазоне длин волн видимого света. Оно определяется как отношение количества прошедших через стекло лучей ко всему световому потоку. Прозрачность большинства стекол 84–90 %; молочного стекла, толщиной 10 мм – от 12 до 51 %. Зависит прозрачность от толщины стекла, характера обработки поверхности, наличия примесей (особенно железа).

Плотность стекла зависит от его состава и характера термической обработки. Обычные стекла имеют плотность 2,5 г/см³, хрустальные – 3 г/см³ и выше.

Преломление стекла – это изменение направления распространения излучения при переходе через поверхность раздела стекло–воздух. Показатель преломления, т.е. отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для воздуха – 1,0, для обыкновенного стекла – 1,5; для стекол с содержанием оксидов свинца – до 1,9. Показатель преломления стекол можно варьировать добавками (например, стекло сорта флинт с оксидом свинца).

Отражение света имеет значение для изделий, украшенных гранением. Гладкая поверхность стекла создает впечатление зеркального отраженного света. От шероховатой поверхности световой поток рассеивается во все стороны, и поверхность воспринимается как матовая. Чем выше показатель преломления, тем выше коэффициент отражения. Для получения большего блеска стекла производят заточку граней под определенным углом: для обыкновенного стекла – 100⁰, для хрустального – 120⁰.

Теплопроводность, т.е. способность проводить тепло, у стекла невелика – в 600 раз меньше, чем у серебра, и в 400 раз меньше, чем у меди. Коэффициент теплопроводности стекол равен 0,34 - 0,96 Вт/м^.град.

Термическая устойчивость стекол зависит от ряда свойств – коэффициента термического расширения, теплопроводности, толщины и состава стекла, формы и размеров изделия, характера поверхности, наличия дефектов и др. В результате специальных обработок (полировки, титанизации, закалки, обработки литьем и др.) термическая стойкость стекла может быть увеличена в несколько раз.

Твердость – это способность стекла сопротивляться царапинам, проникновению в него другого тела. Отожженное стекло обладает большей твердостью. По шкале Мооса твердость стекол колеблется от 4,5 до 7,0.

Хрупкость – это способность стекла сопротивляться ударам. Стекло не способно к пластической деформации и поэтому является хрупким телом. Хрупкость зависит от химического состава, наименьшей хрупкостью обладают боросвинцовые стекла. При плохом отжиге, неоднородности строения, хрупкость увеличивается, изделия с выступающими деталями, углами также отличаются хрупкостью.

Электроизоляционные свойства стекла используют для создания изоляционных материалов. Стекло является изолятором электрического тока, хотя некоторая проводимость и возможна благодаря диффузии ионов. Проводимость быстро увеличивается с ростом температуры. Расплавленное стекло хорошо проводит ток, на этом основана его электроварка.

Химическая устойчивость стекла характеризуется высокой сопротивляемостью воздействию водных растворов, атмосферы, агрессивных сред.