شیشه های استحکام یافته و مقاوم بر خراش

به گفته تاجر، در روش استحکام دهی شیمیایی با ایجاد تنش فشاری در سطح با استفاده از روشهای مختلف شیمیایی می توان استحکام شیشه را افزایش داد. زمانی که دستیابی به برخی پارامترها به روش حرارتی به طور مطلوب امکان پذیر نباشد، از این روش استفاده می شود. زمان انجام این فرآیند در مقایسه با روش حرارتی بسیار بیشتر خواهد بود که با توجه به دما و ضخامت شیشه متفاوت است . از سوی دیگر، فرآیند شیمیایی مستلزم صرف هزینه بسیار زیادی است که استفاده از آن از نظر اقتصادی به صرفه نخواهد بود.یکی از بزرگترین مشکلاتی که هنگام استفاده از شیشه های سورالایم (شیشه های معمولی) ایجاد می شود به وجود آمدن خراش یا خش بر سطح آنها در اثر تماس با اشیای زبر و خشن است که سبب افت استحکام ، کاهش کیفیت سطح شیشه و ایجاد مشکلات اپتیکی (نوری) در آن می شود.برای جلوگیری از به وجود آمدن چنین مشکلاتی باید از شیشه هایی با سختی بالاتر مانند شیشه های آلومینیومیلیکاتی استفاده کرد. این در حالی است که هزینه تولیدی برای این گروه از شیشه ها استفاده از آن را به میزان قابل توجهی با محدودیت مواجه می کند، بنابراین می توان با انجام فرآیندهای ثانویه روی شیشه های معمولی که از هزینه تولید کمتری برخوردارند، استحکام آنها را افزایش داد.
در این طرح با ایجاد تنش فشاری قابل توجه بر سطح شیشه های سورالایم از طریق غوطه ور کردن آن در نمک مذاب نیترات پتاسیم و انجام معاوضه یونی بین یون های سدیم شیشه و پتاسیم موجود در نمک ، استحکام و مقاومت به خراش در این شیشه ها افزایش یافته است . از آنجایی که پتاسیم از شعاع یونی بیشتری نسبت به سدیم برخوردار است ، جایگزینی آن در محل یون های سدیم می تواند با ایجاد تنش فشاری از ایجاد خراش در سطح شیشه و در نتیجه رشد ترک جلوگیری کند. از نظر تجاری حدود 650 نوع مختلف شیشه و شیشه سرامیک را می توان معرفی کرد که دارای پایه ترکیبی متفاوتی هستند. حضور عناصر و ترکیبات مختلف در این شیشه ها سبب می شود هنگام معاوضه یونی تحت شرایط یکسان دما و زمان ، نتایج مختلفی در آنها ایجاد شود. بررسی اثر اکسیدهای مختلف در ساختار شیشه و تاثیر آنها بر فرآیند استحکام دهی شیمیایی نشان می دهد شیشه های سورالایم به دلیل داشتن درصد بالایی از اکسیدهای قلیایی در دمای بالا که سرعت نفوذ یون ها زیاد است ، نمی توانند تنش را در خود حفظ کنند. در این شیشه ها به دلیل استفاده از دمای پایین هنگام استحکام دهی شیمیایی ، سرعت نفوذ کمتر خواهد بود، بنابراین برای رسیدن به عمق نفوذ مناسب ، باید زمان در نظر گرفته شده برای معاوضه یونی را افزایش دهیم که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود. این در حالی است که هزینه تولید پایین این نوع شیشه و مصرف بالای آن ، این مشکل را تحت پوشش قرار خواهد داد. از این روش می توان در افزایش مقاومت به خراش و استحکام دهی شیشه های جلو، پشت و کنار کابین هواپیما، ترن و همچنین شیشه های مورد استفاده در ساخت ترانزیستورها و قطعات سازنده نمایشگرهای LCD استفاده کرد. استحکام دهی شیشه تلویزیون ، سرامیک های دندانی و لنزها و شیشه های عینک برای حفظ خواص اپتیکی نیز از دیگر موارد کاربرد نسل جدیدشیشه های استحکام یافته است که با کنترل پارامترها و عوامل موثر در نحوه عملکرد این ابزارها زمینه دستیابی به کیفیت بالا و شرایط بهینه استفاده از این محصولات فراهم خواهد شد. ساخت شیشه های استحکام یافته و مقاوم به خراش به روش معاوضه یونی برای نخستین بار به صورت عملی در داخل کشور و در دانشگاه تربیت مدرس از سوی مهندس وحیده تاجر و با همکاری دکتر طاهری نساج ، دکتر افتخاری یکتا و مهندس سیاهپوش انجام شده است . با توجه به پتانسیل های داخلی و همچنین فراهم آوردن زمینه ای مناسب برای ایجاد اشتغال و جلوگیری از خروج ارز و نیاز کشور به این فناوری ، این طرح تحقیقاتی می تواند اقدامی موثر در پیشرفت صنعت شیشه در کشور باشد.