Η μορφή των παραθύρων που γνωρίζουμε σήμερα εμφανίστηκε στη Βρετανία του 17ου αιώνα, όταν η τεχνολογία κατασκευής γυαλιού είχε ήδη σημειώσει σημαντική πρόοδο. Από τότε, οι μέθοδοι παραγωγής εξελίχθηκαν ακόμη περισσότερο, φτάνοντας στο σημείο να προσφέρουν γυαλιά ανθεκτικά, εύχρηστα και σχεδόν τέλεια διάφανα. Σήμερα η έρευνα συνεχίζεται, με καινοτομίες όπως υλικά που μιμούνται το γυαλί και μπορούν να αυτοκαθαρίζονται.
Η βασική εξήγηση για το γιατί το γυαλί αφήνει το φως να περάσει κρύβεται στη δομή του. Το γυαλί δημιουργείται από άμμο, η οποία θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες μέχρι να λιώσει και να μετατραπεί σε μια «άμορφη στερεά» μορφή. Η άμορφη φύση σημαίνει ότι τα άτομα και τα μόριά του δεν είναι τακτοποιημένα σε κρυσταλλικό πλέγμα, όπως συμβαίνει σε πολλά άλλα στερεά, αλλά βρίσκονται σε τυχαία διάταξη, παρόμοια με το νερό, που είναι επίσης διαφανές.
Στα υλικά όπως το γυαλί, τα ηλεκτρόνια χρειάζονται πολλή ενέργεια για να μεταπηδήσουν από ένα ενεργειακό επίπεδο σε άλλο. Τα φωτόνια του ορατού φωτός δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να προκαλέσουν αυτή τη μετάβαση, οπότε δεν απορροφώνται ούτε ανακλώνται. Αντίθετα, το φως τα διαπερνά, δημιουργώντας τη διαφάνεια που βλέπουμε.
Ο καθηγητής Philp Moriarty από το University of Nottingham εξηγεί ότι η διαφορά με υλικά όπως το χαρτί έγκειται στη μικροδομή τους. Το γυαλί είναι ομοιογενές σε κλίμακα αντίστοιχη με το μήκος κύματος του φωτός, ενώ το χαρτί αποτελείται από ίνες με μέγεθος και αποστάσεις που διασκορπίζουν το φως, δημιουργώντας αδιαφάνεια.
Η διαδικασία παραγωγής του γυαλιού ξεκινά με την επιλογή ειδικής άμμου που περιέχει κρυστάλλους χαλαζία. Η άμμος θερμαίνεται σε θερμοκρασίες άνω των 1.600 βαθμών Κελσίου, μέχρι ο χαλαζίας να χάσει τη δομή του. Στη συνέχεια, το υλικό ψύχεται γρήγορα ώστε να «παγιδευτεί» σε άμορφη μορφή, κάτι που το τοποθετεί δομικά κάπου ανάμεσα σε στερεό και υγρό.
Για να καταστεί πιο πρακτική η παραγωγή, οι κατασκευαστές συχνά προσθέτουν ανθρακικό νάτριο, το οποίο μειώνει το σημείο τήξης και εξοικονομεί ενέργεια. Ωστόσο, αυτό μειώνει και την ανθεκτικότητα του γυαλιού, γι’ αυτό προστίθεται ανθρακικό ασβέστιο ως σταθεροποιητής, ενισχύοντας την αντοχή του.
Με αυτές τις καινοτομίες και τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας, απολαμβάνουμε σήμερα παράθυρα που αφήνουν το φως να γεμίσει τους χώρους μας, προστατεύοντάς μας παράλληλα από τον άνεμο, τη βροχή και τους ανεπιθύμητους επισκέπτες της φύσης. Και με τις τρέχουσες έρευνες να εξετάζουν ακόμη και «αυτοθεραπευόμενο» γυαλί που επισκευάζεται μόνο του με τη βοήθεια του νερού, είναι συναρπαστικό να φανταστούμε πώς θα εξελιχθεί αυτή η πανάρχαια αλλά πάντα επίκαιρη εφεύρεση τα επόμενα χρόνια.
[via]
