ما هو الزجاج؟
الزجاج مادة غير عضوية شفافة أو شبه شفافة، ويتميز الزجاج بالصلابة والهشاشة في الوقت ذاته، وبأنّه غير منفذ للعناصر الطبيعية، ويُصنع الزجاج من مواد خام طبيعية مثل؛ الرمل، ورماد الصودا، والحجر الجيري، بحيث تُصهر بتعريضها لدرجات حرارة عالية لتشكيل مادة جديدة، ثم تبرّد بسرعة كافية لمنع تكوين بلورات مرئية، ويشبه الزجاج السوائل في بُنيته وذلك عند تعريضه للحرارة العالية، ولكنّه يتصرف مثل المواد الصلبة في درجة حرارة الوسط المحيط، وبذلك يمكن سكب الزجاج وتشكيله بأشكال عديدة.
يُعتبر الزجاج حالة خاصة من المادة فلا يمكن اعتباره مادة سائلة أو مادة صلبة، وإن كان يتشارك في صفات كليهما؛ وذلك لأنّه يفتقر للحدود الهيكلية الداخلية الموجودة في معظم المواد الأخرى، لذلك هو شفاف للضوء، على الرغم من أنّ هذا يمكن أن يعتمد أيضاً على تكوينه، ونتيجةً لذلك يمتاز الزجاج بأهميته الكبيرة في صناعة النوافذ، والحاويات، وأدوات المائدة وغيرها.
خصائص الزجاج
يُعتبر الترتيب العشوائي لذرات الزجاج العامل الأهم الذي يُحّدد العديد من الخصائص التي تميز الزجاج عن المواد الصلبة الأخرى،ومن هذه الخواص الآتي:
- القوة: يتميز الزجاج بقوة عالية، ويمكن تفادي بعض عيوب سطح الزجاج التي تقلّل من قوته بتعريضه لعملية خاصة تسمى تقسية الزجاج.
- الصلابة: حيث يقاوم سطحه الخدوش والجروح.
- المرونة: يرتد الزجاج إلى شكله الأصلي بغض النظر عن الضغط الذي يمكن أن يتعرض له.
- مقاومة الصدمات الحرارية: يتحمل الزجاج درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة، ولا يتأثر بالتغيرات المفاجئة بدرجة الحرارة.
- امتصاص الحرارة: يتميز بقدرته على امتصاص الحرارة وحفظها بدلاََ من توصيلها.
- التفاعل مع الضوء: يتمكن من عكس الضوء، وامتصاصه، وكسره، ونقله بدقة عالية.
- التفاعل مع الكهرباء: يُعتبر من المواد العازلة للكهرباء، ومخزّن جيد لها.
- المقاومة للتآكل: يصنّف الزجاج كمادة مقاومة للتآكل.
- توحد خواص الزجاج: يتميز الزجاج بخاصية توحد الخواص ممّا يعني أنّ خصائصه بما في ذلك التمدد الحراري، والمقاومة الكهربائية تكون موحّدة في جميع نقاط المادة وفي كافة الاتجاهات.
- البنية: يُعتبر الزجاج مادة صلبة غير متبلورة؛ وذلك لأنّه يفتقر إلى الترتيب الذري الدوري بعيد المدى.
استخدامات الزجاج
يوجد استخدامات عِدّة للزجاج ومنها الآتي:ُُ
- تُصنع منه الرقائق الإلكترونية شبه الموصّلة للتيار الكهربائي، والتي تُسهّل التعامل مع مواد السيليكون الرقيقة والحساسة.
- تُصنع منه أبواب وأغطية الأفران.
- تُستخدم رقائق زجاج البوروسيليكات في صناعة مجموعة متنوعة من الأجهزة الطبية المستخدمة في قطاع التكنولوجيا الحيوية؛ وذلك لأنّها تتميز بالشفافية البصرية، كما أنّها مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة، والإشعاع، والطاقة، وتعمل الرقائق أيضاً كركيزة حاملة لحماية أجهزة السيليكون المستخدمة في تقنية النانو.
- يُستخدم لصنع شاشات التلفاز، والحاسوب، والهواتف الذكية، حيث يُستخدم نوع خاص من الزجاج لصناعة شاشات اللمس، وتُستخدم الرقائق الزجاجية أيضاً لتغليف المكونات الحساسة في الأنظمة الميكانيكية الإلكترونية الدقيقة.
- يُستخدم في صناعة المصابيح الأمامية والخلفية، والزجاج الأمامي للسيارات، ويدخل في تركيب بعض المكونات خفيفة الوزن الموجودة في السيارات، والطائرات والمروحيات، وغيرها من المركبات.
- يدخل في صناعة أجهزة الأشعة السنية.
- يُستخدم الزجاج منخفض الحديد أو شديد النقاء لصناعة أغطية الخلايا الشمسية، وذلك لأنّه يُقلّل انعكاس الضوء، ويسمح بدخول كميات كبيرة من ضوء الشمس ويسرّع شحن البطارية الشمسية.
- تُستخدم أنواع خاصة من الزجاج في الدوائر الإلكترونية المتكاملة لمنع تآكلها وحمايتها من الصدمات.
- يُستخدم في تصنيع العديد من الأدوات، بما في ذلك النظارات، والساعات، والألواح الشمسية، وأباريق الشاي الزجاجية، وأبواب أفران المايكرويف.
الخلاصة
يُعتبر الزجاج واحداً من أكثر المواد أهمية في حياتنا اليومية؛ حيث يدخل في صناعة الأدوات المنزلية، والمواد الطبية، والأجهزة الإلكترونية، ويتميز الزجاج بالقوة، والمرونة، ويعتبر من المواد العازلة غير الموصّلة للكهرباء و بأنّه مادة صلبة غير متبلورة، ومقاومة للتآكل.
