Ещё раз о девитрификации

Начну с того, что предложу «прогуляться» вдоль музейной витрины со старым стеклом, неважно, античным, или всего-навсего столетним. Вы увидите, что практически все стекло имеет мутность. Иногда это выглядит как налет на поверхности, порой иризирующий, иногда – как мутная пелена внутри самого стекла, порой это просто отдельные беловатые пятна, или зоны с немного измененным цветом. Если рассмотреть такие участки под мощным микроскопом, мы увидим крошечные кристаллики, которые являясь такими красивыми при увеличении, меняют оптику стекла, неравномерно и хаотично преломляя свет, и кажутся невооруженному глазу совсем несимпатичными пятнами. Это и есть та самая девитрификация, которая порой так досаждает нам, фьюзерам.

Для того чтобы понять, что же такое девитрификация и откуда она берется, стоит вспомнить, что же собой представляет стекло.

Стекло имеет формулу SiO₂, или проще говоря, это оксид кремния, металла, который не встречается в природе в чистом виде, а вот в виде различных соединений составляет 70% нашей планеты. «Родной брат» стекла кварц, чьи строгие прозрачные кристаллы, бесцветные, фиолетовые, розовые, зеленоватые, желтые и даже черные, нам хорошо знакомы. В чем же принципиальное различие между стеклом и кварцем? В кварце те же самые молекулы SiO₂ располагаются в строго определенном порядке, который, собственно, и объясняет красивую правильную форму кристалла. По мере затухания вулканической деятельности на нашей древней Земле, горячий расплав оксида кремния медленно остывал вместе со всей планетой, процесс этот длился не сотню, не тысячу, и даже не сотни тысяч лет, а миллионы, и именно вот такое медленное остывание и способствовало тому, чтобы молекулы выстраивались в определенном порядке. Так появились кристаллы кварца, чья кристаллическая решетка – результат очень медленного остывания.

В природе есть и другие процессы, например, локальные извержения вулканов, когда раскаленная магма вместе все с теми же элементами выбрасывается на поверхность земли и остывает практически мгновенно. В этом случае у молекул оксида кремния нет времени выстроиться ровными рядами, и молекулы останавливают свое движение «как придется», в виде отдельных цепочек, которые просто не успевают выстроиться в ровные ряды. Именно так и образуется природное стекло.

Короче говоря, стекло – это кварц, которому не хватило времени превратиться в кристалл. Но поскольку в природе условия не стерильны, где-то лава остывала быстрее, где-то медленнее, и в некоторых зонах, где дольше сохранялась высокая температура, внутри стекла начинали образовываться крошечные островки кристализованного вещества. Примером этого может служить природное стекло обсидиан, внутри которого часто встречаются довольно заметные зоны кристаллизации.

Вот такое превращение стекла в кристалл и называется дивитрификацией, или расстекловыванием. То есть стекло превращается в кристаллы.

Аналогичные процессы могут происходить и в рукотворном стекле.

Что же происходит с художественным стеклом? Ведь время остывания ничтожно, и по логике, процесс кристаллизации не может возникнуть. Обычно считается, что к девитрификации ведет долгое нахождение стекла на высоких температурах, но что такое лишние минуты по сравнению с многолетними процессами? Почему же возникает девит?

Причин может быть несколько.

А что же происходит со стеклом с течением времени? Мы знаем, что ему не страшны ни кислоты, ни щелочи, что стекло не разлагается с течением времени. Это стекло не подвергается высоким температурам на грани плавления. Почему же происходит девитрификация?

Здесь надо сказать, что в принципе девитрификация, однажды начавшись, не прекращается никогда. Потому что стекло, в силу своей структуры, стремится перейти в более стабильное состояние, которым и является кристаллическая решетка. Добавлю, что сам по себе этот процесс не начинается, всегда есть какие-то обстоятельства, которые его вызывают. А если мы говорим о длительных временных отрезках, то этих самых обстоятельств будет предостаточно:

• Накопление центров кристаллизации: ими могут стать микроскопические трещины, сколы, длительный контакт с влагой и растворенными в ней веществами – любое отклонение от идеальных условий может инициировать кристаллизацию
• Еще один интересный момент: состав старых стекол нестабилен с точки зрения химии стекла, в таких стеклах часто имеет место избыток щелочей, который значительно снижает вязкость стекла (что было необходимо для снижения температуры стекловарения). Снижение вязкости в свою очередь позволяет молекулам двигаться и менять свое местоположение, а они захотят, как мы уже говорили, выстроиться в кристаллическую структуру.
• Долгое неблагоприятное влияние внешней среды: влага, углекислый газ, температурные перепады запускают процесс коррозии поверхности стекла, что в свою очередь создает условия для девитрификации.

Чтобы остановить этот разрушающий процесс, стекло необходимо поместить в идеальные условия: отстутствие влаги, колебаний температур, постоянное давление и т.д.

ОК, а что же с нашими крутыми высокотехнологичными стеклами? Будут ли они подвержены девитрификации с течением времени? Теоретически, они более стойкие, чем старые стекла, но точно можно узнать, только поместив наше изделия в сырую землю и подождав лет 200.