Scienza e Tecnologia dei Materiali

IL VETRO

Fenomenologia della vetrificazione

Il vetro è uno dei primi materiali che l'uomo è riuscito a lavorare. È frequente trovare manufatti di vetro in buone condizioni negli scavi archeologici: il vetro ha infatti una buona resistenza chimica (non si corrode a contatto con altre sostanze) e perché il vetro è già un ossido.

Sviluppi recenti:

• Vetro luminescente: ricoperto da un sottile (qualche μm) strato di film che a contatto con la luce UV emette luce visibile
• Gorilla Glass
• Vetri autopulenti
• Invisible Glass

Produzione italiana 2016

• Vetro piano (lastre): 821'000 Ton.
• Vetro cavo (bottiglie): 1'062'000 Ton.
• Fibre di vetro (per materiali compositi): 86'000 Ton.
• Altro: 311'000 Ton. (inclusi vetri per farmaceutica, edilizia, laboratori).

Definizioni

VETRO (definizione): Solido amorfo che presenta le caratteristiche della transizione vetrosa.

VETRO (destinata): Solido amorfo ottenuto per raffreddamento di un liquido a pressione e volumi costanti e che presenta la transizione vetrosa (solidificato tra del 90% dei casi: esiste anche il vetro ceramico per spinning e sol-gel).

Solido: Materiale che resiste ad uno sforzo di taglio

Sforzo di taglio

• Il solido mantiene una forma rigida in equilibrio
• Il liquido si deforma con continuità

Solido amorfo: Le particelle sono disposte in modo disordinato (lo stato è privo di ordine a lungo rango).

Fenomenologia: Descrizione del fenomeno

La formazione del vetro a partire da un liquido può essere descritta bene seguendo l'evoluzione del volume specifico in funzione della temperatura

T_g = temperatura di transizione vetrosa.

Diagramma

A-B-C = Liquido (stato di equilibrio)C-D = Superraffreddamento liquido: stato cristallinoB-E = Liquidus sottoraffreddato (stato di equilibrio metastabile)E-F-G = transizione da liquido a g_vetroF-T_g = temperatura di transizione vetrosaT_f= temperatura di ricristallizzazione

Pendenza FG = pendenza DC

Dato medio

D = 2,5 g/cm₃ (dato medio lastra)

Il Vetro

Fenomenologia della vetrificazione

Il vetro è uno dei primi materiali che l’uomo è riuscito a lavorare. È frequente trovare manufatti di vetro in buone condizioni negli scavi archeologici: il vetro ha infatti una buona stabilità chimica (non si corrode a contatto con altre sostanze) e perché il vetro è già un ossido.

• Vetro luminescente: ricoperto da un sottile (qualche nm) strato di film che a contatto con la luce UV emette luce visibile.
• Gorilla Glass
• Vetri autolenti
• Invisible Glass

Produzione italiana 2016:

• Vetro piano (làstire): 821’000 Tonn
• Vetro cavo (bottiglie): 2’652’000 Tonn
• Fibre di vetro (per materiali compositi): 80’000 Tonn
• Altro: 311’000 Tonn (inclusi vetri per farmaceutica, edilizia, laboratori)

Definizioni:

Vetri: Solido amorfo che presenta le caratteristiche della transizione vetrosa

Vetro (destinato): Solido amorfo ottenuto per raffreddamento di un liquido e pressione è la velocità della transizione vetrosa (definibile tale nel 50% dei casi: esiste anche il vetro ottenuto per sintering o sol-gel e altro).

Solido: Materiale che resiste ad uno sforzo di taglio

Sforzo di Taglio:

Solido amorfo: Le particelle sono disposte in modo disordinato (lo stato è privo di ordine a lungo raggio)

Fenomenologia: Descrizione del fenomeno.

La formazione del vetro a partire da un liquido può essere descritta bene seguendo l'evoluzione del volume specifico in funzione della temperatura

Formula:

• A-B-C: Liquido (stato di equilibrio)
• C-D: Liquido sopra il liquido stato cristallino
• D-E: Liquidodisperso il cristallo (stato di equilibrio metastabile)
• B-C: Liquidodisordinato (stato di equilibrio metastabile)
• E-F-G: transizione da liquido a vetro

Pendenza FG ~ Pendenza DC

Vetro d = 2,5 g/cm³ (dato medio)

Definizioni:

DILATAZIONE TERMICA DI VOLUME: α_V = (ΔV/V₀ΔT) [°C^-1]

DILATAZIONE LINEARE: α_L = (ΔL/L₀ΔT) [°C^-1]

Indica quanto si dilata un materiale in risposta alla variazione della temperatura di 1°C, normalmente su base del volume iniziale.

Generalmente riportato nei manuali, α_L è il coefficiente al quale si riferisce più spesso per quanto riguarda le dilatazioni. Per il vetro sodico-calcico (vetro da finestre) α_L ≈ 9,0 x 10^-6 °C^-1. Vale