Таємниця скла. Продовження.

вітражі

Суперечка про сутність склоподібного стану, зрештою, привела до ще одного надзвичайно цікавого відкриття. Був знайдений спосіб керованої кристалізації, який дав абсолютно новий клас матеріалів – фоточутливі стекла. Вони народилися на склозаводах у невеликому містечку Корнінгу в штаті Нью-Йорк. Ці заводи існують вже близько 100 років і за цей час перетворилися в найбільший центр з вироблення спеціального технічного скла.

Створення світлочутливих стекол пов’язано з ім’ям доктора Стукі, який почав з глибокого вивчення деяких особливостей фарбування рубінового скла.

Ще в старовину у всьому світі славилися чеські рубінові стекла. Їх глибокий червоний колір був обумовлений добавкою золота або міді до розплавленої скломаси. Чеські майстри знали, що з часом під дією сонячного освітлення рубінове скло змінює відтінок — його колір стає більш «густим».

Подібні явища досліджувалися і в Корнінзі. Виявилося, що зміна відтінку рубінового скла відбувається після освітлення ультрафіолетовими променями і при подальшій термічній обробці. Ретельно вивчивши це явище, доктор Стукі встановив, що й тут причиною є кристалізація.

Після термічної обробки, так само як і в склокераміці, відбувається зміна структури, але вона відбувається тільки в тих ділянках, де ультрафіолетові промені зробили попередню підготовку. Дослідження показали, що саме золото і мідь — добавки, що визначають червоний колір,— створюють світлочутливість. Світлочутливість різко підвищувалася при використанні невеликих добавок церію. Світлочутливе скло чимось нагадує фотографічну пластинку, але пластинку без емульсії, де зображення закріплюється не на поверхні скла, а в його глибині. Можливість створення тривимірного зображення великою мірою визначила попит на новий матеріал. З нього можна було робити деталі механізмів зі складними малюнками та таблицями, мініатюрні, точні по розмірах деталі для оптичних і електронних приладів.

Популярність нового скла ще більше зросла, коли з’ясувалося, що рекристалізовані частини розчиняються в плавиковій кислоті в мільйон разів краще, ніж частині не опромінені, що залишилися склом.

Світлочутливе скло — фотоформ — особливо порадувало фахівців з електронної техніки. Вони перенесли на платівку фотоформа малюнок друкованої радіосхеми, виявили його шляхом нагрівання – до 650°С, витравили в глибину і залили отримані канавки струмопровідним металом. Друкарський контур був готовий; отвори для прикріплення його до приладу «висвердлили» з точністю до 5 мікрон протравою скла на всю його товщину. Точність «свердління» досягала 5-7 мікрон! Ця нова техніка «свердління» дозволяла на скляному квадраті зі стороною 2,5 мм «висвердлити» 10 тисяч отворів з точністю, не доступною ніякій іншій технології. Для кінескопів кольорового телебачення були створені маски з 300 тисячами маленьких отворів.

Подальшим досягненням керованої кристалізації стала світлочутлива кераміка, що зберігає свої властивості аж до 550° С.

Створення фотокераміки — справа випадку, але, мабуть, закономірно, що цей випадок прийшов саме до невтомного і наполегливого доктора Стукі. Під час одного зі своїх численних експериментів він забув в лабораторній печі шматок фотоформа. Лаборант помилково перегрів піч градусів на 300 (!). До загального здивування, замість калюжки розплавленої скломаси з печі витягли тверду керамічну платівку — перший зразок фотокерама.

Фотоскло і фотокераміка знайшли застосування в багатьох областях техніки — в поліграфії, оптиці, хемотрониці, ракетній техніці і, звичайно, в мікроелектроніці. Список споживачів безперервно розширювався. А тим часом на арені з’явилися нові чудові матеріали, нові «нащадки» загадкового скла.

Винаходи з області чудес

Дослідження властивостей і можливостей світлочутливого скла розвиваються зі швидкістю, гідною нашого ракетного століття. Один за одним ми отримуємо сюрпризи, опис яких міг б прикрасити старовинну казку або фантастичний роман. До числа таких винаходів можна віднести «автоматичні штори» — шибки, які темніють під дією сонячного світла. Світлочутливі окопні стекла у вікнах будівлі ООН пропускають в тіні 86% видимого світла. Під дією сонячного освітлення ці стекла вже через 30 секунд пропускають 50%, а через 52 секунди — всього 28% світла. Якщо припинити опромінення, то вже через хвилину стекла повністю відновлюють свою прозорість.

З’являються і інші чудеса, наприклад, стекла, які під дією світла змінюють не тільки прозорість, але і колір. Світлотехніка отримує стекла, що створюють спрямований потік світла. Для мікроелектроніки велику цінність має представляти нове скло, яке під дією опромінювання змінює свою електропровідність і стає або ізолятором, або провідником. З такого скла фотоспособом можна створити складну електронну схему, з розгалуженими провідними ланцюгами без проводів. І все це, мабуть, тільки початок. Проникаючи вглиб незвіданих територій — досліджуючи структуру поки ще загадкового скла, — наука, безсумнівно, зустріне на своєму шляху багато чудових сюрпризів.

Автор: Ярослав Марка.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *