شیشه تقویت شده

شیشه تقویت شده با روشهای شیمیایی ( به انگلیسی Chemically strengthened glass ) یا به اختصار شیشه تقویت شده، نوعی شیشه است که استحکام آن با استفاده از یک یا چند فرایند شیمیایی تقویت شده باشد[ ۱] . هنگامی که افزایش استحکام زیادی که روش های حرارتی، قابل حصول نیست مورد نیاز باشد می توان از روش های مختلف شیمیایی استحکام وچقرمگی شیشه ها را افزایش داد؛ که از طریق تعویض یونی صورت می گیرد.
شولزدرسال1913 اولین فردی بود که ثابت کردکه کاتیون های شیشه را می توان تعویض کرد. اواین مطلب را باغوطه ور ساختن یک شیشه سدیم اهکی ( سودالایم ) در حمامی از نیترات نقره مذاب نشان داد. دراواسط قرن بیستم خواص تعویض یونی شیشه برای تشریح عملکرد الکترود شیشه ایPH سنج ومیزان دوام شیشه مورد استفاده قرار گرفت.
تعویض یونی بدین صورت می باشد، اصل این روش ساده است که در آن یون ( A + ) مرتبط با یک ماتریس شیشه ای جامد ( X - ) توسط یون دیگری ( B + ) با همان ظرفیت در نمک مذاب جایگزین می شود. که مکانیزم تعویض یونی صورت گرفته بصورت معادله زیر است:
( A+ ) نشان دهنده کاتیون های قلیایی موجود در شیشه مانند ( +Na ، K +، Li + ) و یون ( B + ) کاتیون های یک ظرفیتی نمک مذاب را تشکیل می دهندکه کاتیونهای یک ظرفیتی در نمک های مذاب مانند ( +Ag +، K +، Cs +، Li +، Tl + و Rb + ) می توان رد و بدل کرد. اخیراً +Na+, Cu+ نیز گزارش شده است. برای این کار تیغه شیشه ای را درنمک مذاب مدنظر غوطه ور می کنیم ودراثر شیب گرادیان غلظتی کاتیون قلیایی مدنظر به به داخل نمک مذاب نفوذ کرده ودر مقابل کاتیون تک ظرفیتی مدنظر به داخل شیشه نفوذ می کند. این روش از طریق مکانیزم نفوذ صورت می گیرد پس زمان بر بوده ومتغیر کنترل کننده وتسریع کننده آن دمامی باشد.
شیشه های سیلیکاتی عمده ترین پایه برای اعمال فرایند تعویض یونی بوده وتعداد زیادی از فلزات تک ظرفیتی به روش تعویض یونی به این شیشه ها افزوده شده است وزودتر وبیشتر از همه ورقه شیشه ای ( لام ) ساده میکروسکوپ تشکیل شده از شیشه سدیم اهکی از این جنبه مورد بررسی قرار گرفته است. وجود فلز قلیایی باعث شکست ساختار سیلیکاتی وبوجود آمدن اکسیژن غیرپل زن می شود ودر نتیجه این فلز در حفره ساختار شیشه مدنظر قرار گرفته وآزادی عمل بیشتری حین فرایند داشته وبه راحتی مبادله می شود.
رمز موفقیت این شیشه به دلیل غلظت سدیم بالای آن است. یون سدیم یکی از متحرک ترین یون ها در شیشه بوده وبه راحتی جایگزین می شود محدودیت این شیشه ها در کاربرد هایی است که حساسیت شدیدی نسبت به ناخالصی ها فلزی مثل اکسید اهن وجود دارد.