Расчет свойств стекла
Расчет свойств стекла ( моделирование стекла ) используется для прогнозирования интересующих свойств стекла или поведения стекла в определенных условиях (например, во время производства) без экспериментального исследования, на основе прошлых данных и опыта, с целью экономии времени, материалов, финансов. и ресурсы окружающей среды, или получить научную информацию. Впервые применили в конце 19 в. А. Винкельманн и О. Шотт . Комбинация нескольких моделей стекла вместе с другими соответствующими функциями может использоваться для оптимизации и процедур шести сигм . В форме статистического анализа моделирование стекла может помочь в аккредитации .новых данных, экспериментальных процедур и измерительных учреждений (стеклянных лабораторий).
Исторически расчет свойств стекла напрямую связан с основанием науки о стекле . В конце 19 века физик Эрнст Аббе разработал уравнения, позволяющие рассчитать конструкцию оптимизированных оптических микроскопов в Йене , Германия , чему способствовало сотрудничество с оптическим цехом Carl Zeiss . До Эрнста Аббе создание микроскопов было в основном произведением искусства и опытным мастерством, в результате чего были созданы очень дорогие оптические микроскопы с переменным качеством. Теперь Эрнст Аббе точно знал, как сконструировать превосходный микроскоп, но, к сожалению, необходимые линзыа призм с определенными коэффициентами преломления и дисперсии не существовало. Эрнст Аббе не смог найти ответы на свои вопросы у художников по стеклу и инженеров; производство стекла в то время не было основано на науке. [2]
В 1879 году молодой инженер по стеклу Отто Шотт прислал Аббе образцы стекла особого состава ( силикат лития ), которые он приготовил сам и которые, как он надеялся, продемонстрируют особые оптические свойства. После измерений, проведенных Эрнстом Аббе, образцы стекла Шотта не обладали желаемыми свойствами, а также не были такими однородными, как хотелось бы. Тем не менее Эрнст Аббе предложил Отто Шотту продолжить работу над проблемой и систематически оценить все возможные стеклянные компоненты. Наконец, Шотту удалось изготовить однородные образцы стекла, и он изобрел боросиликатное стекло с нужными Аббе оптическими свойствами. [2] Эти изобретения дали начало известной компании Zeiss .и Schott Glass (см. также «Хронология микроскопических технологий» ). Так родились систематические исследования стекла. В 1908 году Юджин Салливан основал исследование стекла также в США ( Корнинг , Нью-Йорк ). [3]
В начале исследования стекла было очень важно знать связь между составом стекла и его свойствами. С этой целью Отто Шотт в нескольких публикациях ввел принцип аддитивности для расчета свойств стекла. [4] [5] [6] Этот принцип подразумевает, что связь между составом стекла и конкретным свойством является линейной для всех концентраций компонентов стекла, предполагая идеальную смесь , с C i и b iпредставляющие конкретные концентрации компонентов стекла и соответствующие коэффициенты, соответственно, в приведенном ниже уравнении. Принцип аддитивности является упрощением и применим только в узких диапазонах состава, как видно на представленных диаграммах для показателя преломления и вязкости. Тем не менее, применение принципа аддитивности привело ко многим изобретениям Шотта, включая оптические стекла, стекла с низким тепловым расширением для приготовления пищи и лабораторной посуды ( Дюран ), а также стекла с уменьшенным понижением точки замерзания для ртутных термометров . Впоследствии English [7] и Gehlhoff et al. [8]опубликовал аналогичные модели расчета свойств аддитивного стекла. Принцип аддитивности Шотта до сих пор широко используется в исследованиях и технологиях стекла. [9] [10]
