В древних кратерах Марса — местах падения метеоритов — обнаружены следы стекла. Большие скрытые отложения стекла были обнаружены с помощью спектрометра орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter.
Анализ спутниковых данных, проведенный группой исследователей из Университета Брауна (США) показывает, что в момент столкновения Красной планеты с другими космическими телами выделялось огромное количество тепла, что и стало причиной образования стекла в кратерах Марса.
«Положи образуются при падении на планету крупных небесных тел, при столкновении с которыми выделяется колоссальное количество энергии, и почва буквально плавится»
Джим Грин, глава подразделения NASA по изучению планет
По словам руководителей исследования Кевина Кэннона и Джека Мустарда, большие отложения стекла есть в нескольких старых и пока еще не очень хорошо изученных кратерах, которые разбросаны по марсианской поверхности.
Один из таких кратеров под названием Hargraves диаметром 68 км и глубиной 650 км расположен на территории Ниле — местности, богатой гидротермальных изломами. По предположениям ученых, в древности эта местность могла быть пригодной для жизни, и следы живых существ могли сохраниться в образцах стекла.
Аналогичное явление специалисты наблюдали в прошлом году на Земле: в образцах стекла, взятых из древнего ударного кратера в Аргентине, оказались органические молекулы и растительный материал. Это дает ученым надежду найти внеземные формы жизни в стеклянных образцах с марсианских кратеров.
«Если падение метеоритов задело глубокие слои поверхности, то есть вероятность того, что остатки древнего марсианского жизни могли быть заперты в какую стеклянную ловушку»
Джек Мустард
Поэтому ученые рассматривают кратер Харгрейвс в качестве перспективного места для посадки нового марсианского ровера в 2020 году и, в будущем, корабля с астронавтами.
Стекло (неорганическое стекло) — твердая аморфное вещество, прозрачная, в той или иной части оптического диапазона (в зависимости от состава), полученная при застывания расплава, что склотвирни компоненты.
Склотвирний компонент — вещество (оксид, сульфид, селенид, телерадио или фторид элемента), которая в процессе застывания расплавленной массы образует стекло.
Под стеклом понимают сплавы различных силикатов с избытком диоксида кремния. Расплавленное стекло не сразу затвердевает при охлаждении, а постепенно увеличивает свою вязкость, пока не превратится в однородную твердое вещество. Стекло при твердении некристаллизующийся, поэтому оно не имеет резко выраженной точки плавления. В отличие от кристаллических материалов стекло, при нагревании в соответствующем температурном интервале размягчается постепенно, переходя из твердого хрупкого состояния в тягучий высоковязкий и далее — в текучее состояние — стекломассу.
Происхождение и применение
В природе стекло встречается в составе вулканических пород, которые быстро охладели из жидкой магмы при взаимодействии с холодным воздухом или водой. Иногда стекло встречается в составе метеоритов, расплавленных при прохождении атмосферы.
Когда установили идентичность строения, состава и свойств обычного силикатного стекла ряде минералов, последние стали квалифицироваться как разновидности его природные аналоги, получая названия в соответствии с условиями формирования: вулканическое стекло (пемза, обсидианы, пехштейн и др.), Стекло метеоритного происхождения — тектитами (молдавиты , леветь и др.).
Стекло, используемое в промышленных масштабах — материал искусственного происхождения, которому присущи такие основные характеристики, как прозрачность, твердость, химическая стойкость, термостойкость. Кроме того, стекло обладает свойствами, которые оговариваются его прозрачностью, электрическими и термомеханическими параметрами. Благодаря этому стекло широко используется почти во всех областях техники, медицине, в научных исследованиях и в быту.
Применение
Из стекла производят волокно, вату, ткани и др. Эти материалы отличаются значительной механической прочностью, негорючестью, кислотоустойчивостью и высокими тепло- и электроизоляционными свойствами. Они имеют широкое применение в различных областях техники и строительном деле.
В связи с его упомянутыми электрофизическими свойствами, стекло применяют для изготовления низко- и высоковольтных изоляторов, баллонов и ножек осветительных и электронных ламп, газоразрядных приборов, тонко и толстостенных газонепроницаемых и вакуумщильних оболочек, различных электровакуумных приборов, рентгеновских трубок, компонентов электрических цепей , имеющие специфические электрофизические свойства.
История
По обще составленной исторической мнением технологии изготовления стекла впервые начали использовать около 2500-3000 г.г. до н. е. в Междуречье и Египте, поскольку глазированные стеклом фаянсовые украшения, возраст которых насчитывает пять тысяч лет, находили именно там. Археология Междуречье, особенно периода Древних Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, что менее старинному образцу производства стекла следует считать памятник, найденную в Междуречье в районе Ашнунаку — цилиндрическую печать из прозрачного стекла, датируется периодом династий аккадского государства, то есть возраст ее — около четырех с половиной тысяч лет. Бусина зеленоватого цвета диаметром около 9 мм, хранящейся в Египетском музее в Берлине, считается одним из древнейших образцов стекла. Найдена она была египтологом Питри около Фив, по некоторым допущениями ей пять с половиной тысяч лет. Ученый Н. Качалов утверждает, что на территории Старовавилонского царства археологи постоянно находят сосудах для благовоний местного происхождения, выполненные в той же технике, что и египетские. Ученый утверждает — есть все основания считать, «что в Египте и в странах Передней Азии источники стеклоделия … отделяются от наших дней промежутком примерно в шесть тысяч лет».
Около 1500 лет до н. е. в Египте начали изготавливать первые предметы домашнего обихода. Это в основном были чаши, кухонную утварь и бутылки. Центрами производства стеклянных изделий были столице Египта, сначала Фивы, а затем Александрия. Из Египта стеклоделие проникло на территорию современной Италии (I в. До н. Э.). Рим в I в. н. е. становится значительным центром производства стекла. Здесь был основан несколько стекольных мастерских и привлечено значительное количество египетских стеклоделов. Масштабы производства были настолько велики, что римских стеклоделов в 220 г.. Было обложено налогом, а их мастерские сведены в одну из главных улиц Рима. Из Рима стеклоделие распространяется в римские провинции (Великобритания, Галлия и др), а также в III-IV вв. на северное побережье Черного моря и в Киевской Руси.
Первым крупным технологическим прорывом в стекольном производстве можно считать технологию выдувания стекла, которая возникла в 100 году на территории современных Палестины и Сирии. Эта технология заключалась в захвате расплавленного стекла на конце трубки, в которую человек должен был дуть для придания формы стеклянной изделия. Основное назначение этих изделий касалось домашнего бытового использования (бутылки, вазы).
Следующим по значению после Рима центром стекольного производства в IX в. становится Венеция, сильная морская держава Средиземного моря. Падение Восточной Римской империи (1204) и переселение константинопольских стеклоделов в Венецию дало сильный толчок производству венецианского стекла начиная с XI века и вплоть до XVI-XVII вв. Благодаря чрезвычайной качества продукции Венеция становится в то время европейской столицей по изготовлению художественного стекла. Именно производство с 1291 было сосредоточено на острове Мурано для уменьшения риска вражеского нападения и защиты производственных секретов. Уже тогда стекловаров Венеции использовали стеклобой.
К XIV веку производство стекла появилось в Нормандии и Лотарингии. В это время в Нормандии возникла технология изготовления плоского стекла для окон. Она заключалась в выдувании стеклянного шара, которую с помощью надреза разворачивали в диск. Следующее достижение в развитии технологий стекла во Франции сделано Кольберт. Именно он основал в 1665 году «Королевскую мануфактуру стекла». Первый завод был открыт в городке Сен-Гобен в департаменте Эна, на севере Франции.
В XVIII в. производство стекла постепенно перешло от индивидуального до промышленного масштаба. Уже тогда отдельные фабрики производили более миллиона бутылок в год. В числе важнейших изобретений того времени следует назвать регенеративную стекловаренную печь Сименса (1870). В отличие от горшечных печей ванне печи способны перерабатывать большие количества стекломассы. Это создало предпосылки механизации производства стекла.
Примерно в 1880 году в Клода Бушера, стеклодува из города Коньяк возникла идея использовать сжатый воздух для придания стеклу конечной формы, сразу привело к росту производительности труда на 150%. Промышленная революция существенно повлияла на процесс изготовления стекла:
- печи разогревались с помощью угля вместо дерева;
- началось применение полностью автоматических линий;
- формирование осуществлялось сжатым воздухом и с использованием металлических форм.
Следующим этапом развития в производстве листового стекла был метод машинной вытяжки стекла, разработанный Эмиль Фурко в 1902 году. При этом способе стекло вытягивается из стекловаренной печи через прокатные вальцы в виде непрерывной ленты наружу, поступая в шахту охлаждения, в верхней части которой оно режется на отдельные листы. Машинный способ производства стекла был усовершенствован в дальнейшем в первой половине двадцатого века. С самых современных способов следует отметить так называемый метод Либбея-Оуэнса и Питтсбургский метод.
Последним этапом в развитии технологий производства листового стекла было патентования в 1959 году английской компанией «Пилкингтон» (англ. Pilkington) флоат-метода. При этом процессе, который можно приравнять к открытию, стекло поступает из плавильной печи в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг.
Электрофизические свойства стекла
В зависимости от состава и от температуры окружающей среды стекло могут быть изолятором (диэлектриком), полупроводником и проводником тока.
Электропроводность
Большая группа оксидных видов стекла (силикатные, боратный, фосфатные и др.) Относится к классу изоляторов, что обусловлено высокими значениями ширины запрещенной зоны. При комнатной температуре удельная объемная электропроводность силикатного стекла лежит в пределах 10-7 … 10-15 Ом-1 м-1.
Установлено, что носителями тока в оксидных видах стекла является катионы щелочных или щелочно-земельных металлов. Низкая электропроводность оксидного стекла обусловлена малой подвижностью катионов. Повышение температуры сопровождается снижением вязкости, увеличением подвижности носителей тока, в результате чего электропроводность возрастает на несколько порядков.
Кварцевое стекло является почти идеальным изолятором среди силикатных видов стекла. Его электропроводность при комнатной температуре составляет 10-18 Ом-1 · м-1, а при 800 ° C 10-4 Ом-1 · м-1.
В результате адсорбции влаги, а также продуктов химического взаимодействия поверхности с влагой воздуха на поверхности изделий создается электропроводящий слой. Во многих случаях этот процесс является нежелательным, поскольку негативно сказывается на изоляционных свойствах стекла. Повышение содержания в стекле оксидов щелочных металлов ускоряет реакцию гидролиза поверхностного слоя стекла. Введение в состав стекла оксидов BaO, MgO, ZnO, PbO до 10 … 15% вместо SiO2 или специальная обработка поверхности парой кремнийорганических соединений способствует снижению поверхностной проводимости.
Диэлектрические свойства стекла
Силикатные виды стекла при температурах ниже температуры стеклования (Tg) относится к классу диэлектриков.
Диэлектрическая проницаемость стекла зависит от его состава, изменяясь для силикатного стекла от 3,8 (для кварцевого) до 16,2 (для стекла с высоким содержанием оксидов тяжелых металлов) и мало зависит от температуры до 400 … 500 ° С.
С повышением частоты поля диэлектрическая проницаемость уменьшается. Наиболее интенсивно этот эффект наблюдается в области низких частот от 0 до 103 Гц, в то время как в интервале 103 … 1 010 Гц это уменьшение (при нормальной температуре) не превышает 10%. С повышением температуры диэлектрические потери интенсивно увеличиваются и, как следствие, диэлектрик разогревается.
Электрическая прочность
Электрическая прочность стекла при тепловом пробое уменьшается с увеличением толщины образца вследствие ухудшения отвода тепла от внутренних слоев изделия.
В переменном электрическом поле разогрева диэлектрика осуществляется интенсивнее (прилагаются диэлектрические потери), в результате чего электрическая прочность стекла в переменном поле ниже, чем в постоянном. Тепловой механизм пробоя характерен как для диэлектриков, имеющих при обычных условиях достаточно высокое значение электропроводности. Электрическая прочность стекла при тепловом пробое составляет 104 … 105 кВ · м-1.
Гигиенические характеристики
Стекло не выделяет вредных веществ, не имеет запаха, обеспечивает длительное хранение продуктов, хорошо моется и дезинфицируется, легко утилизируется, имеет хорошие декоративные возможности. Кроме того стекольная промышленность обеспечена богатыми сырьевыми ресурсами.
Природные свойства стекла и его аморфность наделяют этот материал хрупкостью, но в то же самое время отсутствие кристаллической решетки предоставляет уникальную возможность использовать стекло в медицине.
Стекло чрезвычайно устойчивое к различным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), а также к действиям атмосферных явлений. Очень высокие санитарно-гигиенические свойства стекла дают возможность использовать его не только для приготовления пищи, но и для долгосрочного хранения продуктов — соленья, маринады, компоты, варенья, джемы, пряности и т. Закупоренные в стеклянных бутылках вина хранятся много лет, даже века, не теряя своих свойств. Духи же изготавливают исключительно в стеклянной посуде, так как стекло нейтральное химически и энергетически, что дает возможность сохранить полный букет ароматов, заложенный производителем, а нам — воспользоваться изысканным парфюмом без каких-либо посторонних примесей. Кстати, найденные археологами приятную стеклянных бутылочках также сохранили свои свойства, несмотря на тысячелетия проведены в основном под землей. Стеклянная посуда используется многократно, ведь он хорошо моется, его можно мыть как жидкими, так и абразивными моющими средствами, обрабатывать паром, кипятить (соблюдая осторожность) для полного уничтожения бактерий и любых нежелательных запахов.
Читайте еще...
Latest posts by admin (see all)
- 21 полезный совет по оформлению небольших гостиных, спален или пространства квартир-студий - 16.05.2022
- Как правильно выбрать бытовку - 06.05.2022
- Продукты, которые придадут бодрости - 22.04.2022
Стекло — интересный материал. То что оно на других планетах, это закономерно. Это же производная из песка. А песок это кремний. Он есть везде. Почему же тогда удивляться, что стекло есть на марсе?
hek, ну удивляет наверное то, что просто из песка стекло не получить. Нужна специальная температура, специальные условия. И наверное это само по себе очень сложно. Вот и загадка.