آهنگ پیشوازهای علی لهراسبی
درطول تاریخ به دوره‌هایی با نامهای مختلف برمی‌خوریم، دوره سنگ (عصر حجر) دوره برنز و دوره آهن. اما هیچگاه دوره‌ای به نام دوره شیشه نامیده نشده است. شاید در آینده دوره شیشه آغاز شود، زیرا هر روز كه می‌گذرد، شیشه در رشته‌های مختلف صنعت نقش مهمتری بازی می‌كند. به زودی شاهد آن خواهیم بود كه در تكنولوژی ارتباطات، سیمهای مسی جای خود را با الیاف شیشه عوض می‌كنند و این شاخه صنعت را به مرحله جدیدی از پیشرفت می‌رسانند.در علوم و فنون دیگر نیز پیشرفتهای چشمگیری بر اساس استفاده گسترده از شیشه در پیش روست.
قسمت ماسه، 180 قسمت خاكستر گیاهان دریایی و پنج قسمت گچ را مخلوط كن، اكنون شیشه در اختیار توست. این قدیمی‌ترین دستورالعمل تهیه شیشه است كه بر روی یك لوحه گلی متعلق به كتابخانه آشور بالیپال، پادشاه آشور، نوشته شده است. قدمت این دستورالعمل به 2500 سال می‌رسد اما تا امروز فرمول آن تغییر زیادی نكرده است، تا سده هجدهم، مهمترین مواد اولیه برای تهیه شیشه را ماسه، سودا، آهك و كربنات پتاسیم تشكیل می‌داد. اما شیشه‌ای كه از اختلاط و گداز اینها به دست می‌آمد، كدر و غیرشفاف بود، اینكه چگونه گذشتگان، این نقصها را بر طرف كردند و شیشه‌های تمیز و شفاف به دست آوردند معلوم نیست، در گذشته، شیشه‌سازان خود را شاگرد یك استاد افسانه‌ای می‌دانستند، طبیعت! طبیعت میلیونها سال است كه شیشه تولید می‌كند. فوران گدازه‌های آتشفشانی و سرد شدن آنها با ذوب شدن شهابسنگها در اثر برخورد با زمین، تكه‌های شیشه‌ای پدید می‌آورد. این نوع شیشه كه شیشه طبیعی یا اویسیدان نامیده می‌شود در دوره نوسنگی مواد اولیه ساختن سلاح و ابزار بودند. احتمال می‌رود كه انسان برای اولین بار 4000 سال پیش، موفق شد كه با ذوب مخلوطی از مواد گوناگون، شیشه مصنوعی را بسازد. به نظر می‌رسد كه ذوب مخلوط ماسه و خاكستری كه در كنار آتش وجود داشته به تولید نخستین نمونه‌های شیشه مصنوعی انجامیده است. به رغم معلوم شدن تركیبات نسبی شیشه تغییرات اندكی در روشهای ساخت، آن در طول تاریخ مشاهده می‌شود. اگر چه از 2000 سال پیش، انسان با دمیدن لوله شیشه را ساخت با مواد كمك ذوب، به مخلوط اولیه شیشه اضافه كرد. ولی در هنر شیشه‌سازی، با گذشت قرنها، تغییرات كلی دیگری پیش نیامد و این هنر به همان صورت سنتی نسل به نسل و از پدر به پسر منتقل شد. در میانه سده نوزدهم، اكتشافات مهم در زمینه‌های فیزیك و شیمی اسرار زیادی را در مورد ساختار ماده و واكنشهای شیمیایی گشود و وقت آن رسید كه در صنعت شیشه‌سازی نیز تحولی بنیادین پدید آید. تحقیقات منظم در اواخر همین سده، اصول راهیابی به یك روش نو در صنعت شیشه سازی را به دست داد. برای اینكه خواص شیشه قابل كنترل و قابل تغییر شود، روشها و تركیبات جدید به كار گرفته شد و مورد آزمایش قرار گرفت. یكی از پیشاهندگان این پژوهشها «اتو شوت» شیمیدان و صنعتگر شیشه‌سازی اهل آلمان بود. وی تصمیم گرفت آزمایشهایی را كه قبلاً بر اساس باورهای كیماگری انجام می‌شد بر طبق اصول دقیق علمی انجام دهد. شوت، در خلال سالهای دهه هشتاد سده گذشته ذوب یكدست و یكنواخت شیشه را از طریق به هم زدن آن امكانپذیر ساخت. او در پی پاسخگویی به این پرسش بود كه میان خواص فیزیكی و شیمیایی شیشه با ساختار و تركیب شیمیایی آن چه ارتباطی وجود دارد. او به روشهایی دست یافت و بر حسب آن موادی را كه تا آن موقع مورد استفاده قرار نگرفته بود. به كار برد و در نتیجه شیشه‌هایی با نوع كاملاً جدید تولید كرد. سرانجام شوت شیشه‌ای تولید كرد كه خود در نامهای كه به ارنست آیه
نوشت آن را محصولی با خصوصیات برجسته نور شناختی نامید و عصر عدسیها این گونه آغاز شد. امتیاز تولید علمی شیشه برای اولین بار نصیب اتو شوت گشت. رفته رفته تولید انبوه جای تولیدات نمونه و كم را گرفت. نكته مهم این بود كه محصولات تولید شده از نظر جنس همان بودند كه ارنست آیه فیزكدان طبق محاسبات خود انتشار داشت. ارنست استاد دانشگاه شهر یناورئیس رصدخانه آن بود و گون یكی از صاحبان كارخانه‌های عدسی تراشی زایس بود اطلاعات علمی او در بهبود و اصلاح محصولات و دستگاههای ساخت این كارخانه، به خصوص میكروسكوپها، بسیار مفید و موثر واقع شد. امروزه هزاران نوع شیشه وجود دارد كه سه نوع مهم آن عبارت‌اند از:
1-شیشه دارای بیكربنات سدیم برای تولید در و پنجره‌ها و بطری مایعات. 2- شیشه بلور (كریستال) 3- شیشه سیلیس‌دار برای مصرف در لامپهای روشنایی یا حفظ مایعات دارویی. این سه نوع شیشه 95 درصد تولید كارخانه را شامل می‌شود. پنج درصد باقیمانده از آن شیشه‌های مخصوص است كه شیشه‌های نوری از آن جمله‌اند و شیشه‌های نوری در بسیاری از زمینه‌های علمی و عملی نقش مهمی دارند. این نوع شیشه اكنون در چند صد نوع مختلف ساخته می‌شود. آشكار است كه برای تهیه این گونه‌های مختلف مواد اولیه گوناگون نیز لازم است. مهمترین ماده اولیه، تهیه شیشه، ماسه كوارتز است. این ماده در زمین به اندازه كافی وجود دارد و در موارد زیادی هم از راه واكنشهای شیمیایی قابل تولید است. اما تولید عدسیها و ابزارهای نوری به هیچ روی كاری ساده و ارزان نیست. با عدسیهای مخصوص مثل یك قطعه جواهر رفتار می‌شود چرا كه این عدسیها واقعاً هم گران هستند. ماسه معمولی آن درجه خلوصی را ندارد كه برای تهیه عدسیهای مخصوص لازم است، زیرا درجه خلوص ماسه‌های مورد استفاده برای تهیه این عدسیها باید به اندازه‌ای باشد كه در یك میلیون جز آن بیش از چند جزناخالصی وجود نداشته باشد، ماسه كوارتز برای تهیه عدسیها، از كوارتزی كه منشا معدنی داشته باشد انتخاب می‌شود. آن را دُر كوهی هم می‌نامند. پس از انتخاب ماسه، دانه‌های آن را تا اندازه 1/0 تا 4/0 میلیمتر خرد می‌كنند. برای تهیه شیشه معمولاً تا 18 نوع ماده اولیه باید با هم تركیب شوند. اكسیدهای سیلیسییوم، فسفر و اسیدهای بور (B) جزو این مواد هستند. همچنین از مواد فرعی مثل اكسیدهای لیتیوم، سدیم، گالیوم، سرب، لانتاتوم، نئودیوم و مواد كمیاب دیگر نیز استفاده می‌شود. اما بیشتر این مواد گرانقیمت هستند، مثلاً قیمت یك كیلوگرم اكسید ژرمانیوم بیش از یك هزار مارك است. از آن گذشته برای ذوب كردن این مواد نیز انرژی زیادی صرف می‌شود. همین عوامل سبب می‌شوند كه بهای شیشه‌های توری بسیار بالا باشد. متخصصان شیمی و فیزیك، پیوسته در این فكرند كه كیفیت عدسیها را بالا ببرند و كار با آنها را آسانتر كنند. در سالهای گذشته در این رشته پیشرفتهای مهمی صورت گرفته است. مثلاً اخیراً شیشه‌های سرامیكی ساخته شده كه سبكتر، مقاومتر و در مقابل گرما عایق است. با وجود اینكه در صنعت شیشه‌سازی برای یافتن دقیق‌ترین درصد تركیبات و مناسبترین دماهای ذوب از كامپیوتر هم استفاده می‌شود ولی رسیدن به تركیب مورد نظر برای هر مورد خاص همیشه هم از طریق محاسبه امكان پذیر نیست، بلكه دانشمندان این رشته گاهی هم مجبور می‌شود كه مانند صنعتگر شیشه‌ساز و در مراحل علمی كار هم دخالت و نظارت كند. در آزمایشگاهها، ابتدا نمونه هر تركیبی را در بوته‌های پلاتینی ذوب می‌كنند و اگر نتیجه رضایت‌بخش بود سخت‌ترین مرحله كار آغاز می‌شود. باید آزمایشها و محاسبات گوناگونی در مورد این نمونه به عمل آید. آزمایشهای تاریخی اتوشوت ابتدا در بوته‌های كوچك سفالی انجام می‌گرفت. امروزه بوته‌های بسیار بزرگ ذوب مواد ساخته شده‌اند كه گنجایش 200 تن ماده را دارند و برای تولید شیشه‌های مخصوص مثل صفحه‌های قوسدار تلویزیون به كار گرفته می‌شوند. اكسون شیشه مخصوص عدسیها، به طور كلی در بوته‌های پلاتینی یا با پوشش پلاتین تولید می‌شوند. زیرا این فلز اصلاً با ماده مذاب درون بوته مخلوط نمی‌شود و در مقابل مواد خورنده مقاومت می‌كند. تهیه عدسی دستگاههای نوری خیلی پیچیده‌تر از تهیه انواع مختلف شیشه تا 1600 درجه سانتیگراد هم می رسد. دما در تمام مراحل ذوب، تصفیه و همگن‌سازی ماده دقیقاً كنترل می‌شود. در قسمت ذوب، ابتدا حجم ماده اولیه كمتر می‌شود زیرا مقداری گاز از آن خارج می‌گردد. حباب‌های كوچك باقیمانده در ماده را هم به وسیله افزودن مواد تصفیه كننده برطرف می‌كنند. در مرحله همگن كردن ماده مذاب و از میان بردن رگه‌ها، از یك دستگاه همزن، در دمایی كمتر از دمای قبلی استفاده می‌شود. این مرحله بسیار مهم است. زیرا وجود رگه، شیشه را برای مصارف نوری غیرقابل استفاده می‌كند. پس از سردتر شدن ماده مذاب، آن را در قالب می‌ریزند یا برای تهیه عدسی آن را پرس می‌كنند. در اینجا باز هم مرحله مهم دیگری آغاز می‌شود. مرحله سرد كردن ماده قالب ریزی شده یا پرس شده. نخست شیشه در مدت چند ساعت كاملاً به آرامی و به طور پیوسته سرد می‌شود. این روش از ترك خوردن شیشه جلوگیری می‌كند. بعد محصول در درون یك كوره برقی تا دمای بین 700 و 500 درجه سانتیكراد سرد می‌شود تا به مرحله سوم كه مرحله نهایی سرد شدن است تحویل شود. این مرحله كه مرحله سرد شدن تدریجی نهایی است وكاهی ممكن است ماهها طول بكشد تا كالا در حد دمای عادی محیط سرد شود. سرعت سرد شدن در مرحله نهایی كسری از یك درجه در طی یك ساعت است. این روش سرد كردن به وسیله دستگاههای الكترونیكی كنترل می‌شود. پس از سرد شدن تا دمای محیط، محصولات را به قسمتها بعدی تحویل می‌دهند تا كار روی آنها را آغاز كنند. در این موقع است كه معلوم می‌شود آیا مراحل ذوب، قالب‌ریزی و مراحل مختلف سرد شدن به خوبی و بدون ایراد انجام شده است و محصول ویژگیهای مطلوب را دارد یا نه. سپس هر قطعه با دقت تمام كنترل می‌شود و عیبهای احتمالی، مانند نقاط خالی، حباب و هوا و رگه، جستجو می‌شود. این كنترل‌ها باز هم كافی نیستند و كنترلهای مداوم بعدی در جریان كار بر روی هر قطع نیز انجام می‌گیرد.
گر چه تحقیقات زیادی انجام شده است تا در دستگاههای معمولی نوری و در دوربینهای عكسبرداری و فیلمبرداری به جای شیشه از مواد مصنوعی استفاده شود، اما هیچگاه مصنوعی نتواسته است به خوبی جایگزین آن شود، بنابراین در آینده نیز این ماده بی‌نظیر جای خود را در بسیاری از مصارف خاص همچنان حفظ خواهد كرد. توسعه بی‌وقفه صنعت شیشه آن را به سوی تولید محصولات تخصصی‌تر و فنی‌تر هدایت می‌كند، كه این امر خود بر پیشرفت علو دیگر تأثیر دارد.
مطالب سایت