Тонкое-тонкое стекло
Ученые из обнинского Института физико-энергетических проблем создали технологию, которая позволяет штамповать изделия со сверхтонкими стенками. Ее можно применить, например, для того, чтобы делать тонкую стеклянную посуду, кинескопы или высококачественные стекла автомобильных фар.
Изготовить очень-очень тонкое стекло не так просто, как может показаться. Дело в том, что тонкое стекло трудно штамповать: от его раскаленной массы форма нагревается неравномерно - в серединке она горячая, а ближе к краям холоднее. В результате изменяется вязкость стекла, оно получается неравномерным по толщине. Но главная опасность - термические напряжения и микротрещины. Из-за них стекло будет слишком хрупким (если его вообще удастся изготовить). Кроме того, сама пресс-форма, обычно сделанная из керамики, потихоньку крошится, не выдерживая высоких температур, и мелкие ее кусочки прилипают к стенкам изделия. Опытные стеклодувы утверждают, что штамповкой можно получить только толстостенные стеклянные изделия со стенками не меньше 3 мм.
Поэтому со времен средневековых венецианских умельцев и до наших дней тонкую стеклянную и хрустальную посуду выдувают. Дело это непростое и небыстрое - даже опытный мастер тратит на одно изделие несколько минут. А такой посуды нужно немало, ведь термостойкие кастрюли, чайники и всевозможные стаканы и чашки из толстого стекла не сделаешь: они будут трескаться при нагреве.
Чтобы решить проблему, ученые из Обнинска применили форму, которая умеет контролировать распределение нагрева. С ее помощью удается штамповать из стекла вещи, у которых толщина стенок чуть больше миллиметра. Новые формы и пресс представляют собой своеобразные термосы из нержавейки. Между стенками находится небольшое количество натрия или смеси натрия и калия. Эти металлы испаряются при минимальном нагреве (для того чтобы их расплавить, хватает тепла человеческой руки). Когда раскаленное стекло заливают в форму, она мгновенно нагревается, и металл между ее стенками испаряется. В тех же местах, где температура пониже, а это обычно края формы, он конденсируется. При этом выделяется тепло, и вся поверхность формы прогревается равномерно. Точно так же устроен и сам пресс, поэтому температура его поверхности, там, где он давит на стекло, везде одинакова.
В результате удается не только избежать появления мелких дефектов стекла (микротрещин, местных напряжений), но и получить совершенно равномерное по толщине и оптическим свойствам стекло. Последнее свойство новой технологии особенно важно при производстве кинескопов, автомобильных фар, отражателей света для самолетов, морских судов и т. п.
Возможно, именно поэтому разработка обнинских ученых привлекла пристальный интерес специалистов концерна Samsung - ведь полученные по новой технологии экраны телевизоров практически идеально равномерны по толщине и оптическим свойствам, а поверхность их совершенно гладкая. А может быть, продвинутых корейцев заинтересовал очевидный экономический эффект: брак при таком методе штамповки снижается чуть ли не в 10 раз. Ну и качество изделий, полученных по новой технологии, несоизмеримо выше, чем у наштампованных традиционным способом.