ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƢ PHẠM BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC Luận văn tốt nghiệp Ngành: SP VẬT LÍ – TIN HỌC Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Ths Hoàng Xuân Dinh Nguyễn Thị Tuyết Hoa Mã số sinh viên: 1110237 Lớp: SP Vật Lý – Tin Học Khóa: 37 Cần Thơ, năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thực Các số liệu, kết phân tích luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình nghiên cứu trƣớc Mọi tham khảo, trích dẫn đƣợc rõ nguồn danh mục tài liệu tham khảo luận văn Cần Thơ, ngày 18 tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học MỤC LỤC Phần MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài .1 Mục đích đề tài Giới hạn đề tài Phƣơng pháp thực Các bƣớc thực Phần NỘI DUNG Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lƣợc vềthủy tinh .2 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Nguồn gốc phát triển vật liệu thủy tinh 1.1.3 Phân loại thủy tinh .5 Chƣơng 2: CÁC LOẠI VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC .7 2.1 Vật liệu thủy tinh vô 2.1.1 Thủy tinh vô 2.1.2 Cấu trúc hóa lý thủy tinh vô 2.1.3 Tính chất chung 2.2 Xitan 12 2.2.1 Vật liệu gốm thủy tinh Xitan (Sital) 12 2.2.3 Tính chất ứng dụng 13 2.3.Vật liệu thủy tinh hữu 13 2.3.1 Thủy tinh hữu 13 2.3.2 Tính chất thủy tinh hữu 14 2.3.3 Phân loại thủy tinh hữu 15 2.3.4 Ứng dụng thủy tinh hữu .15 2.4 Thủy tinh quang học 16 2.4.1 Giới thiệu thủy tinh quang hoc 16 2.4.2 Lịch sử phát triển .17 2.4.3 Một số thành phần thủy tinh quang học 17 2.4.4.Thủy tinh thân thiện với môi trƣờng 18 Chƣơng 3: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC 19 3.1 Ứng dụng dụng cụ quang học 19 3.1.1 Thấu kính 19 3.1.2 Lăng kính 21 3.1.3 Gƣơng phẳng - gƣơng cầu 28 3.2 Chất liệu làm tròng kính đeo mắt 31 3.2.1 Tròng Plastic 31 3.2.2 Tròng kính Polycarbonate .32 3.2.3 Tròng kính Trivex 32 3.2.4 Tròng kính Polarized 33 GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang i SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học 3.2.5 Tròng kính Photochromic 33 3.3 Một số ứng dụng thủy tinh thiết kế kỹ thuật công nghệ 35 3.3.1 Cáp quang 35 3.3.2 Một số loại hình 37 3.3.3 Thủy tinh kim loại 39 3.4.Một số ứng dụng khác vật liệu thủy tinh 40 3.4.1 Thủy tinh dân dụng 40 3.4.2 Thủy tinh hóa học chịu nhiệt .41 3.4.3 Thủy tinh điện chân không 42 3.4.4 Thủy tinh xây dựng 42 3.4.5 Thủy tinh sợi 45 3.4.6 Thủy tinh laser 45 3.5 Một số ứng dụng y tế 46 3.6.Một số hình ảnh sản phẩm vật liệu thủy tinh quang học .47 Phần KẾT LUẬN .51 TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang ii SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Phần MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thời đại nay, khoa học công nghệ phát triển cách vƣợt bậc với bƣớc tiến khổng lồ Trong ngành khoa học công nghệ nghiên cứu vật liệu kĩ thuật phát triển ngày mạnh mẽ chiếm giữ vị trí vô quan trọng khoa học đại Khoa học ngày phát triển, yêu cầu thiết bị cao đòi hỏi nguyên vật liệu phải thỏa mãn tiêu chuẩn nghiêm ngặt Vì nhà khoa học vật lí hóa học cố gắng tìm kiếm vật liệu kĩ thuật cải tiến loại nguyên vật liệu có để chúng đƣợc ứng dụng ngày hữu ích vào yêu cầu đại công nghệ Thủy tinh - vật liệu có lịch sử phát triển lâu đời với phát triển nhân loại - thu hút ý nhà nghiên cứu khoa học với tính chất đặc biệt Thủy tinh quang học không đƣợc sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp xây dựng dụng cụ ngày mà đƣợc ứng dụng vào thiết bị khoa học Thủy tinh quang học loại vật liệu đặc biệt với tính chất ƣu việt loại thủy tinh thông thƣờng đƣợc chế tạo tùy theo mục đích ngƣời sử dụng Các loại thủy tinh ngày đa dạng, giá thành hạ, chất lƣợng cao nhƣng mặt khác đòi hỏi công nghệ chế tạo đại mà chủ yếu tìm thấy nƣớc phát triển Tuy nhiên, nƣớc phát triển nhu cầu sử dụng chế tạo vật liệu thủy tinh quang học để chế tạo thiết bị quang học đại không nhỏ Hiện nƣớc ta có nhiều đề tài nghiên cứu với mục đích tìm hiểu quy trình công nghệ chế tạo vật liệu thủy tinh, đề tài với công trình ứng dụng thực tế trợ giúp đắc lực cho việc phát triển thủy tinh quang học ứng dụng Nhằm đƣa cách khái quát chất đặc điểm vật liệu thủy tinh mà đặc biệt thủy tinh quang học để sâu vào nghiên cứu ứng dụng loại thủy tinh quang học mới, đề tài “Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học” hi vọng đóng góp phần để ngƣời biết đƣợc đặc điểm vật liệu thủy tinh quang học ứng dụng thực tiễn khoa học nói riêng tiến ngƣời nói chung MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Tìm hiểu khái niệm bản, đặc tính loại thủy tinh đƣợc sử dụng rộng rãi - Đƣa số ứng dụng thủy tinh dụng cụ quang học, thiết bị kĩ thuật điện - điện tử, tròng kính lĩnh vực dân dụng để thấy đƣợc chế ứng dụng vật liệu thủy tinh GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI - Tìm hiểu ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học qua tài liệu Internet PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN - Phƣơng pháp phân tích tổng hợp tài liệu CÁC BƢỚC THỰC HIỆN - Nhận đề tài Tìm kiếm tài liệu tiến hành viết đề cƣơng Nộp luận văn Hoàn chỉnh luận văn Báo cáo luận văn GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Phần NỘI DUNG Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lƣợc vềthủy tinh 1.1.1 Định nghĩa Theo định nghĩa dân gian: Thủy tinh dân gian đƣợc gọi kính hay kiếng, chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicat, thƣờng đƣợc pha trộn thêm tạp chất để có tính chất theo ý muốn.[5]  Theo định nghĩa đại: Thủy tinh vô hay gọi thủy tinh silicat đƣợc cấu tạo sở oxit silic Ngoài ra, có thủy tinh hữu gọi thủy tinh Plexiglass, có nguồn gốc từ polymer Thủy tinh silicat có hai loại: thủy tinh vô dạng vô định hình xitan Trong vật lý học, chất rắn vô định hình thông thƣờng đƣợc sản xuất thô chất lỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh nhanh, đủ thời gian để mắt lƣới thông thƣờng tạo thành Thủy tinh thông thƣờng đƣợc sản xuất nhƣ từ gốc silicat Thủy tinh đƣợc sử dụng rộng rãi xây dựng, làm đồ chứa (chai, chén, cốc, ly, lọ,…), tròng mắt kính hay vật liệu trang trí Trong kỹ thuật, thủy tinh đƣợc sử dụng thiết bị linh kiện điện tử nhƣ thủy tinh cách điện, sợi quang,… Thủy tinh thƣờng cát, đá vôi, natricacbonat, mảnh thủy tinh vỡ nấu nhiệt độ 10000C Chính thành phần thủy tinh có nhiều tạp chất, bọt khí, sản phẩm thủy tinh giòn, dễ vỡ, độ co giãn lớn nên hay bị nứt gặp nóng lạnh đột ngột Trong thành phần thủy tinh quang học oxit kim loại thƣờng thấy thủy tinh có oxit hầu hết kim loại khác có, kể kim loại quý nhƣ uranium, neodi, lantan,…[5] Thủy tinh quang học vật liệu vô định hình, suốt, đồng tính đẳng hƣớng với tính chất cao so với loại thủy tinh thông thƣờng Chúng đƣợc sử dụng chế tạo chi tiết quang học: thấu kính, lăng kính, nêm quang, song song, phim lọc loại….có thể chia làm hai loại: thủy tinh có màu thủy tinh không màu Ngoài có số loại thủy tinh đặc biệt khác đƣợc sử dụng kỹ thuật hồng ngoại, tử ngoại, lazer,…[3] 1.1.2 Nguồn gốc phát triển vật liệu thủy tinh Thủy tinh vật liệu phổ biến có nhiều ứng dụng đời sống xã hội xƣa nhƣ ngƣời ngày Nhƣng biết đƣợc trình lịch sử hình thành vật liệu với vẻ đẹp mong manh suốt Thủy tinh loại khoáng chất ốpxiđian, đƣợc tạo cách tự nhiên vụ nổ núi lửa Thủy tinh đƣợc làm khoảng 1500 năm trƣớc Công nguyên Ai Cập Mesopotamia Những ngƣời thợ tạo hình cho thủy tinh cách đắp thủy tinh lỏng xung quanh lõi cát hay đất sét, sau dỡ bỏ nguyên liệu làm lõi Cuối thủy tinh nguội đƣợc cắt bẻ mài bóng Trong thiên niên kỷ tiếp theo, ngƣời thợ thủy tinh học cách cho thêm số thành phần vào thủy tinh để tăng độ bền, làm cho thủy tinh tạo màu sắc đặc biệt.[6] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Hình 1.1: Hình ảnh thủy tinh [6] Công nghiệp thủy tinh chứng kiến cách mạng khoảng 300 năm trƣớc Công nguyên, ngƣời thợ thủy tinh Siri phát minh ống thổi, giúp cho việc tạo vô số sản phẩm khác hình dáng độ dày Hình 1.2:Chế tạo thủy tinh theo phƣơng pháp thủ công thổi [6] Đế chế La Mã sản xuất kính cách thổi bóng hay mặt trụ thủy tinh lớn, sau tách làm phẳng Họ bắt đầu chế tạo gƣơng soi cách phủ hỗn hợp bạc lên kính Những ngƣời Venecia hoàn thiện công nghệ sản xuất kính theo phƣơng pháp đúc thủy tinh không màu bàn thép, sau đánh bóng kính không gợn sóng Ngƣời Venecia phát triển phƣơng pháp tráng thủy ngân để làm gƣơng tiếng khắp châu Âu Không lâu sau ngƣời thợ thủy tinh GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Pháp cải tiến công nghệ Italia bàn lớn để làm kính kích cỡ lớn hơn, chế tạo lò ủ để làm nguội kính vài ngày Ngành sản xuất kính hoàn toàn thay đổi Alastair Pilkington phát minh công nghệ kính đại vào năm 1960, giảm thiểu khác biệt so với kính qua đánh bóng Trong công nghệ Pilkington, thủy tinh lỏng theo dòng hẹp chảy liên tục đƣợc rót vào bể nông chứa kim loại nóng chảy, thông thƣờng thiếc Thủy tinh lỏng lan bề mặt kim loại nóng chảy tạo băng kính chất lƣợng cao với độ dày ổn định đƣợc làm bóng nhiệt Công nghệ Pilkington cách mạng công nghệ kính toàn giới nhiều mặt Nó làm giảm đáng kể giá thành kính tấm, tạo ứng dụng cho sản phẩm kính nhƣ trang trí nội thất hay xây nên tòa nhà văn phòng cao chọc trời Công nghệ kính cho đời nhiều công nghệ sản phẩm kính Lần đầu tiên, kính chất lƣợng cao đƣợc làm với nhiều độ dày khác từ 0,5-19mm hay lớn Kính đƣợc làm dày mục đích an toàn, chống ồn mà đảm bảo tiêu chuẩn thẩm mỹ Thêm vào đó, công nghệ cho phép nhà sản xuất thay đổi thành phần phối liệu để làm sản phẩm mới, số có kính màu Do khủng hoảng lƣợng toàn cầu vào đầu năm 1970, nhu cầu kính có suy giảm ảnh hƣởng đến toàn ngành công nghệ Vì lý hiệu lƣợng, kính đƣợc sử dụng cao ốc Công nghiệp xây dựng bên bờ vực tụt hậu nghiêm trọng kinh tế Những xe nhỏ gọn sử dụng kính hơn, nhƣ để làm cho tình hình xấu hơn, hãng Ford Motor bắt đầu sản xuất kính cho nhu cầu riêng họ, làm giảm nghiêm trọng mức kính bán cho ngành chế tạo ôtô Thực tế, năm 1970, công ty Nashville Ford nhà sản xuất kính lớn giới Với nhiều công nghệ mới, ngành công nghiệp kính đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày tăng liên quan đến hiệu lƣợng đặc tính Ví dụ nhƣ với việc nghiên cứu lƣợng ánh sáng, nhà sản xuất tạo lớp phủ giúp cho kính thu nhận ánh sáng mặt trời xạ nhiệt hiệu hơn, hay lớp phủ kiểm soát ánh nắng có khả ngăn cản nhiệt mặt trời vùng khí hậu nóng mà cho ánh sáng truyền qua Năm 1970, kính hàm lƣợng sắt thấp dùng cho pin mặt trời đời Những kính tăng cƣờng truyền ánh sáng mặt trời giúp cho biến đổi nhiệt thành điện Ngoài ra, nhà sản xuất bắt đầu giới thiệu loại lớp phủ phản quang mức độ cao trung bình, cho phép kiến trúc sƣ nhà xây dựng đạt đƣợc hiệu đặc biệt độ truyền ánh sáng, phản xạ ánh nắng hay hiệu bóng râm Những sản phẩm kính phản quang cao đƣợc tạo từ trình lắng đọng chân không với kính phản quang trung bình đƣợc phủ phƣơng pháp nhiệt phân tạo cách mạng kiến trúc cuối năm 1970, đầu năm 1980, xây nên tòa nhà quyến rũ với hiệu lƣợng Những nhà sản xuất cho loại kính dán dễ uốn hơn, an toàn, lần đƣợc sản xuất cho ôtô năm 1920 trở nên mỏng hơn, nhẹ hơn, dễ tạo hình Kính phản quang thành công lớn công nghiệp kính thập kỷ gần Thực tế cho thấy sản phẩm kính phản quang tăng 13% từ năm 1990 Một số công nghệ mũi nhọn cuối năm 1980 hệ thống phân cách Một vài nhà sản xuất châu Âu ghép kính với độ dày khác để lọc dải âm khác nhau, số khác thêm để giảm ô nhiễm tiếng ồn.[6] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Hình 1.3:Một số sản phẩm thủy tinh nghệ thuật [6] 1.1.3 Phân loại thủy tinh Thủy tinh quang học đƣợc xếp thành nhóm theo chiều tiêu chí khác nhau: thành phần hóa học, màu sắc, theo công dụng,… Ta xem xét số cách phân loại thủy tinh chủ yếu 1.1.3.1 Phân loại theo thành phần cấu tạo thủy tinh Tất thủy tinh quang học thông thƣờng đƣợc chia thành hai loại tùy thuộc vào thành phần chứa thủy tinh: - Thủy tinh hữu - Thủy tinh vô cơ, chủyếu gồm hai nhóm chính: + Nhóm thủy tinh kron (chứa Na2O, CaO) + Nhóm thủy tinh flint (chứa PbO) Từ hai loại chính, thủy tinh quang học đƣợc chia thành khoảng 200 loại khác với tính chất hoàn toàn khác Bảng 1.1 cho biết số loại thủy tinh đƣợc sử dụng phổ biến tính chất quan trọng chúng 1.1.3.2 Phân loại thủy tinh theo màu sắc (theo độ tán sắc ánh sáng) - Thủy tinh không màu: loại thủy tinh không lọc đƣợc ánh sáng, thƣờng có dạng suốt - Thủy tinh có màu (kính màu hay kính lọc ánh sáng): có khả hấp thụ màu ánh sáng tùy theo thành phần cấu tạo cho số màu sắc bị hấp thụ qua tạo nên màu thủy tinh + Phân loại theo phƣơng pháp nhuộm màu có loại: kính màu toàn phần kính màu không toàn phần (có lớp: lớp màu lớp không màu) + Phân loại theo đặc tính màu: kính màu kính màu đục Sản xuất thủy tinh màu khó thủy tinh không màu, đòi hỏi chế độ kỹ thuật phải ổn định xác hơn.[5] 1.1.3.3.Phân loại theo công dụng - Thủy tinh kỹ thuật: gồm thủy tinh quang học, thủy tinh thí nghiệm hóa, thủy tinh ống, thủy tinh kỹ thuật điện - Thủy tinh sinh hoạt: nồi, tô, chén, kính soi, - Thủy tinh xây dựng: thủy tinh làm cửa, thủy tinh làm tủ, gạch thủy tinh, [5] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Hệ số nở dài 10-7 Chiết suất Mác thủy tinh kron nhẹ Từ 200C 1200C Nhiệt độ thiêu kết T0C Độ cứng Độ mài nhớt mòn g/c tƣơng m3 đối nD nF ne Từ 200C 600C LK5 1,4781 1,48319 1,47590 33 35 675 1,6 2,27 K8 1,5163 1,52195 1,51389 68 76 600 1,0 2,52 K14 1,5147 1,52067 1,51218 62 71 610 1,0 2,53 BK10 1,5688 1,57595 1,56581 65 71 660 0,7 3,12 kron kron Bari kron nặng kron flint flint bari flint nhẹ SK2 1,5724 1,57942 1,56946 64 70 700 0,8 3,20 SK14 1,6130 1,62012 1,61000 63 69 680 0,7 3,51 KF4 1,5181 1,52428 1,51459 64 71 610 0,8 2,57 BF16 1,6709 1,68098 1,66679 78 84 665 0,5 4,02 BF25 1,6076 1,61697 1,60379 66 73 650 0,9 3,47 LF5 1,5749 1,58481 1,57089 66 72 570 0,8 3,23 F2 1,6164 1,62843 1,61159 74 76 540 0,6 3,60 F8 1,6248 1,63737 1,61980 95 101 500 0,7 3,61 SF1 1,7398 1,66119 1,64207 83 87 520 0,5 3,86 SF4 1,6475 1,75817 1,73243 77 82 490 0,6 4,65 flint flint nặng flint đặc CF1 1,5294 1,53661 1,52604 59 63 500 0,9 2,56 biệt Bảng 1.1: Phân loại kí hiệu tính chất số loại thủy tinh quang học [4] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học 3.3.2.2 Màn hình tinh thể (LCD) Màn hình tinh thể lỏng loại thiết bị hiển thị cấu tạo tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả thay đổi tính phân cực ánh sáng thay đổi cƣờng độ ánh sáng truyền qua kết hợp với kính lọc phân cực Chúng có ƣu điểm phẳng, cho hình ảnh sáng, chân thật tiết kiệm lƣợng Cấu tạo nguyên lý hoạt động: Màn hình tinh thể lỏng dùng nguồn sáng tự cấp (thƣờng dành cho hình màu máy tính hay tivi) Cấu trúc lớp hình tinh thể lỏng đen trắng không tự phát sáng: - Lớp lọc phân cực thẳng đứng để lọc ánh sáng tự nhiên vào - Lớp kính có điện cực ITO Hình dáng điện cực hình cần hiển thị - Lớp tinh thể lỏng - Lớp kính có điện cực ITO chung - Kính lọc phân cực nằm ngang - Gƣơng phản xạ lại ánh sáng cho ngƣời quan sát Có hai kiểu cấu tạo hình tinh thể lỏng chính, khác thiết kế nguồn sáng - Trong kiểu thứ nhất, ánh sáng đƣợc phát từ đèn nền, có vô số phƣơng phân cực nhƣ ánh sáng tự nhiên Ánh sáng đƣợc cho lọt qua lớp kính lọc phân cực thứ nhất, trở thành ánh sáng phân cực thẳng có phƣơng thẳng đứng Ánh sáng phân cực phẳng đƣợc tiếp tục cho truyền qua thủy tinh lớp điện cực suốt để đến lớp tinh thể lỏng Sau đó, chúng tiếp tục tới kính lọc phân cực thứ hai có phƣơng phân cực vuông góc với kính lọc thứ nhất, tới mắt ngƣời quan sát Kiểu hình thƣờng áp dụng cho hình màu máy tính hay tivi Để tạo màu sắc, lớp cùng, trƣớc ánh sáng mắt ngƣời có kính lọc màu - Ở loại hình tinh thể lỏng thứ hai, chúng sử dụng ánh sáng tự nhiên vào từ mặt có gƣơng phản xạ nằm sau, dội ánh sáng lại cho ngƣời xem Đây cấu tạo thƣờng gặp loại hình tinh thể lỏng đen trắng thiết bị bỏ túi Do không cần nguồn sáng chúng tiết kiệm lƣợng.[4] Hình 3.23: Cấu trúc hình tinh thể lỏng [17] 3.3.3 Thủy tinh kim loại Đây loại thủy tinh mới, đƣợc làm từ titan mờ đục zirconi thay cho silicon suốt, có đặc điểm cứng, bền nhẹ thép không gỉ.[5] 3.3.3.1 Cấu tạo thủy tinh kim loại Tất loại thủy tinh, gồm kính cửa sổ, thủy tinh kim loại mờ đục cấu trúc tinh thể thống Thay vào đó, nguyên tử xếp ngẫu nhiên, khu GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 39 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học vực có nhiều nguyên tử nhƣng nơi khác lại có nguyên tử Các nhóm nguyên tử khớp với nhau, tạo bề mặt cứng, rắn, nhƣng mỏng manh, vết nứt nhỏ mở rộng phá vỡ toàn cấu trúc Tuy nhiên loại vật liệu thủy tinh kim loại này, hệ số kháng vỡ đƣợc nâng cao tƣơng đƣơng với thép mà lại nhẹ nhiều nên hoàn toàn thay thép công nghiệp kĩ thuật 3.3.3.2 Quá trình chế tạo Để tạo thủy tinh kim loại bền này, trƣớc tiên, nhà khoa học nung hợp kim gồm nửa titan nửa zirconi nhiệt độ 80000C tan chảy Kim loại lỏng đƣợc làm nguội dần khoảng 1- phút, sau làm nguội nhanh Bằng cách làm nguội chậm nhanh, nhà khoa học làm cho cấu trúc tinh thể giống nhƣ thông Noel phát triển kim loại Quá trính làm nguội nhanh phần kim loại lại trì cấu trúc nguyên tử thủy tinh Các cấu trúc tinh thể ngăn ngừa vết nứt phát triển rộng - m Thủy tinh tạo độ cứng cho vật liệu, cấu trúc giống nhƣ thông Noel lại tạo nên độ bền dai Thử nghiệm ứng suất mảnh kính - 10cm, kết cho thấy chúng bền thủy tinh kim loại trƣớc Hệ số chịu mỏi lớn, vật liệu bị nứt cứng thép.[4] 3.3.3.3 Tính chất Ƣu điểm loại thủy tinh có khả tạo hình Chỉ cần đổ vào khuôn làm lạnh chúng, có đƣợc đặc tính so sánh với thép cƣờng độc cao Do hợp kim làm từ titan zirconi thay thép nên trọng lƣợng giảm đáng kể Ngoài ra, nhờ nung chảy chúng nhiệt độ thấp so với thép nên trính sản xuất dễ dàng nhanh Do thủy tinh kim loại có tính ứng dụng cao công nghệ sản xuất máy bay, vệ tinh vũ trụ, tàu thiết bị vận tải 3.4.Một số ứng dụng khác vật liệu thủy tinh 3.4.1 Thủy tinh dân dụng 3.4.1.1 Thủy tinh bao bì Thủy tinh bao bì chia làm hai loại: - Loại miệng hẹp (có đƣờng kính miệng nhỏ 30 mm) nhƣ chai nƣớc ngọt, chai bia,… - Loại miệng rộng (có đƣờng kính miệng lớn 30 mm) nhƣ bình, lọ,… - Có thể chia theo màu sắc gồm: - Thủy tinh không màu (khi nấu có khử màu) - Thủy tinh nửa trắng (không khử màu) - Thủy tinh màu (có chất nhuộm màu để bảo vệ chất đựng bên trong) Thủy tinh bao bì với yêu cầu có độ bền hóa học cao, không gây phản ứng với chất đựng bên trong, có độ bền học cao, chống đƣợc va chạm, chịu áp suất chịu đƣợc thay đổi nhiệt độ đột ngột Thành phần thủy tinh phụ thuộc phƣơng pháp sản xuất hình dạng sử dụng sản phẩm.[2] 3.4.1.2 Thủy tinh bát đĩa, pha lê Dùng chế tạo cốc nƣớc, lọ cắm hoa, ly rƣợu,….Sản phẩm làm từ thủy tinh không màu có màu (do nhiều lớp thủy tinh màu sắc khác gắn lại với nhau) Yêu cầu: - Thủy tinh phải đƣợc chế tạo từ thủy tinh suốt không màu - Không có khuyết tật nhƣ sa thạch, vân sợi, bong bóng bọt - Bề mặt phải sạch, bong, hình vẽ phải sắc nét - Mép cạnh không đƣợc sắc nhọn GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 40 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Thủy tinh pha lê đƣợc hiểu loại thủy tinh màu không màu suốt óng ánh Để đạt đƣợc tính chất ấy, nguyên liệu phải đƣợc chọn lọc kĩ càng, cho chất bẩn gây màu Ngoài ra, thủy tinh phải khử màu.[1] Hình 3.24: Thủy tinh pha lê [27] 3.4.2 Thủy tinh hóa học chịu nhiệt Nói chung loại thủy tinh có khả chịu hóa chất chịu nhiệt định Nhƣng thủy tinh chịu hóa chất chịu nhiệt loại thủy tinh đƣợc đặc chế để phục vụ cho việc chế tạo dụng cụ đựng chất hóa học dùng vật liệu chịu nhiệt độ cao Thủy tinh thạch anh thủy tinh có hàm lƣợng SiO2 cao có tính chịu hóa chất tốt, nhƣng công nghệ chế tạo phức tạp Thủy tinh bo - silicat loại thủy tinh chịu nhiệt tốt nhƣng chịu kiềm kém, công nghệ chế tạo khó khăn giá thành loại thủy tinh mày tƣơng đối cao Hiện nay, thƣờng dùng thủy tinh hệ bốn cấu tử SiO2- Al2O3- CaO - MgO nhƣng loại thủy tinh khó nấu nên phải cho thêm chất trợ dung chứa F, R2O Thủy tinh nhôm -bo -silicat có khả chịu hóa chất tốt nhƣng lƣợng Al2O3 cho vào không đƣợc vƣợt - %.[1] 3.4.2.1 Thủy tinh làm dụng cụ thí nghiệm Thủy tinh thuộc hệ nhiều cấu tử phức tạp Ngoài oxit thƣờng dùng nhƣ B2O, Al2O3, ZnO, BaO cho thêm TiO2, ZrO2 Thủy tinh loại có lƣợng kiềm so với loại thủy tinh khác nên có độ chịu nhiệt hóa học tƣơng đối cao độ chịu nhiệt cao.[1] Hình 3.25: Dụng cụ thí nghiệm làm thủy tinh chịu hóa chất [18] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 41 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học 3.4.2.2 Thủy tinh làm nhiệt kế Thủy tinh dùng để chế tạo loại nhiệt kế phải đƣợc làm từ thủy tinh khó nóng chảy nhƣ thủy tinh không kiềm kiềm có hàm lƣợng Al2O3 oxit kim loại kiềm thổ cao, nấu 1500 - 15300C, nhiệt độ tạo hình 1300 - 14000C Muốn đọc vạch nhiệt độ dễ dàng nhiệt kế thƣờng có màu trắng có màu làm từ mem màu hay mem đục.[3] Thủy tinh SiO2 B2O3 Al2O3 CaO MgO BaO ZnO Na2O Nhiệt kế đo nhiệt độ 56,8 6,6 22,9 4,5 7,8 0,6 1,3 cao Nhiệt kế đo nhiệt độ 67,3 2,0 2,5 7,0 0,7 1,4 thấp Bảng 3.3: Thành phần hóa học vài loại thủy tinh nhiệt kế (theo % khối lƣợng)[4] 3.4.2.3 Thủy tinh thạch anh Thủy tinh thạch anh loại thủy tinh đƣợc nấu thừ đá thạch anh thiên nhiên khiết cát thạch anh Có hai loại: thủy tinh thạch anh suốt thủy tinh thạch anh không suốt - Thủy tinh thạch anh suốt đƣợc nấu từ thạch anh thiên nhiên (pha lê thiên nhiên) có chứa bọt khí nhỏ - Thủy tinh thạch anh không suốt nấu từ cát thạch anh Tính không suốt có nhiều bọt khí nhỏ tồn thủy tinh làm tán xạ ánh sáng Thủy tinh thạch anh đƣợc dùng làm tháp cô đặc công nghiệp hóa học, làm vỏ thiết bị kỹ thuật điện chân không, làm đèn chiếu tia tử ngoại,….[1] 3.4.3 Thủy tinh điện chân không Thủy tinh điện chân không đƣợc dùng để chế tạo chi tiết kỹ thuật điện mà bên chân không nhƣ bóng đèn, loại cổ đèn, bugi, chân cắm, vỏ ống phát điện tử, hình tivi,… Yêu cầu thủy tinh cách điện tốt, không thẩm thấu khí, cho ánh sáng nằm vùng nhìn thấy đƣợc phần hồng ngoại dãy quang phổ qua, đốt nóng dễ tạo hình dễ hàn kín Ngoài ra, phải có tính chịu nhiệt vầ khả chịu hóa chất cao Yêu cầu đặc biệt bới loại thủy tinh phải có hệ số giãn nở nhiệt tƣơng ứng với kim loại thƣờng dùng kỹ thuật chân không nhƣ W, Mo, Pt, hợp kim cuae Fe, Ni, Co, Cr,…[1] Căn vào hệ số giãn nở nhiệt, thủy tinh chân không đƣợc chia loại: - Nhóm thủy tinh thạch anh có hệ số giãn nở = 5,3 - 5,8.10-7 - Nhóm thủy tinh Volfram có hệ số giãn nở = 3,6 - 4,0.10-7 - Nhóm thủy tinh Molipden có hệ số giãn nở = 4,6 - 5,0.10-7 - Nhóm thủy tinh Platin có hệ số giãn nở = 3,6 - 9,3.10-7 3.4.4 Thủy tinh xây dựng Trong ngành xây dựng dân dụng, thủy tinh loại vật liệu đƣợc sử dụng với số lƣợng lớn đa dạng nhƣ kính làm cửa, gạch thủy tinh, kính màu, lát số kính mỹ nghệ dùng trang trí.[1] 3.4.4.1 Thủy tinh Thủy tinh có loại lớp loại nhiều lớp GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 42 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Thủy tinh có lớp thƣờng loại thủy tinh silicat thông thƣờng chế tạo phƣơng pháp kéo kính có thuyền không thuyền dùng để lắp cửa sổ, cửa lớn tủ kính Kính nhiều lớp có từ hai lớp thủy tinh trở lên đƣợc ghép kín lại với nhau, chúng tạo khoảng không gian chứa không khí khô, xỉ thủy tinh vật liệu khác Khoảng cách thủy tinh dao động khoảng từ - 25 mm, thƣờng 15± mm Chiều dày lớp xỉ thƣờng 0,5 - mm Kính nhiều lớp làm từ thủy tinh suốt có hoa văn, có cốt thép hút nhiệt từ thủy tinh thủy tinh ba lớp (termopan) Loại thủy tinh có độ dẫn nhiệt bé, độ suốt cao cách âm tốt nên ngành xây dựng thay gỗ làm vật liệu bao che ngăn cách phòng Độ bền học gấp hai lần kính thông thƣờng Kính ghép kính có hoa văn bên có xỉ thủy tinh khuếch tán ánh sáng tốt độ thấu quang giảm.[1] Loại kính ghép thủy tinh hút nhiệt có tính ngăn tia hồng ngoại Tính chất Kính thƣờng Hệ số dẫn nhiệt (Kcal/m2.h.0C) Hệ số cách âm (db) Độ thấu quang (%) Kính nhiều lớp Có sợi thủy tinh ngăn không khí ngăn không khí - 5,5 3,4 2,5 - 1,8 - 20 30 - 35 35 - 40 35 - 40 84 - 87 50 - 70 75 - 80 70 - 75 Bảng 3.4: So sánh tính chất kính nhiều lớp kính thƣờng[4] 3.4.4.2 Gạch thủy tinh Gạch thủy tinh dùng xây dựng dân dụng thƣờng gạch thủy tinh rỗng Đƣợc tạo nên từ nửa hình ép có chứa không khí Mặt gạch phẳng có gân, mặt có hính lăng trụ tam giác song song với (thấu kính hay lăng kính), để tăng độ khuếch đại tán sắc ánh sáng Những lăng trụ tam giác đƣợc phân bố cho ghép lại chúng trực giao với Có nhiều loại gạch rỗng thủy tinh, chia thành loại: - Theo hình dạng: gạch hình lập phƣơng, hình hộp, viên phân, đa giác - Theo tính chất quang: tán sắc, khuếch tán ánh sáng ánh sáng chùm định hƣớng - Theo kết cấu: gạch ngăn, ngăn (giữa chúng có ngăn) - Theo màu sắc: gạch có màu không màu Phổ biến loại hình lập phƣơng ngăn khuếch tán ánh sáng Gạch rỗng thủy tinh dùng làm vật liệu bao che (xây tƣờng, tƣờng ngăn), vật liệu lợp mái Trƣờng hợp làm vật liệu mái che tƣờng thƣờng đƣợc dùng dƣới dạng bán phần kết hợp bêtông cốt thép tạo thành lớn gọi panel thủy tinh bêtông cốt thép Tính chất chung gạch rỗng thủy tinh có độ thấu quang 40 - 75 % Độ khuếch tán ánh sáng đạt 60% chi tiết không suốt nhìn qua đƣợc Tƣờng nhà phòng ngăn gạch thủy tinh rỗng không cần dùng biện pháp che chắn mà phòng đạt độ sáng cao GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 43 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Gạch thủy tinh rỗng nhờ có lớp không khí nên hệ số dẫn nhiệt thấp = 0,36 Kcal/m.h.0C so với thủy tinh thông thƣờng Kcal/m.h.0C Do cách nhiệt tốt giảm đƣợc ngƣng tụ ẩm mặt gạch phòng.[1] Hình 3.26: Gạch thủy tinh [26] 3.4.4.3 Thủy tinh phòng ngự Là loại thủy tinh đƣợc dùng che chắn, kính chặn máy phát tia X, tia , , … xuyên qua vật liệu thông thƣờng gây nguy hại đến sức khỏe ngƣời Mặc dù dùng kim loại có số thứ tự nguyên tử cao nhƣ chì, thép gang, bê tông đặc biệt làm vật liệu phòng ngự nhƣng chúng không suốt nặng nên sử dụng việc chế tạo chắn để quan sát tƣợng bên thiết bị.[1] Yêu cầu thủy tinh phòng ngự: - Độ suốt cao: không màu, không bọt khí, sa thạch, vân,… - Hàm lƣợng chì cao - Chịu đƣợc tia : tia loại tia có khả phá hoại kết cấu loại thủy tinh nên thủy tinh thƣờng cần phải nhuộm màu, kết tinh bị tính truyền ánh sáng Riêng thủy tinh phòng ngự ngƣời ta cho thêm chất ổn định dƣới tác dụng tia nhƣ CoO2 (0,5 - 2%), WO3, Sb2O3, CaO, PbO,… Thủy tinh cảm quang loại thủy tinh sau dùng tia xạ chiếu vào màu sắc thủy tinh không bị thay đổi, nhƣng sau đem đốt nóng để xử lý nhiệt màu sắc lại rõ Thủy tinh cảm quang loại vật liệu đƣợc sử dụng in ấn, công nghiệp vô tuyến điện công nghệ in ảnh, trang trí, mỹ phẩm,… Thủy tinh cảm quang loại thủy tinh suốt mà có màu đỏ đồng, màu ánh kim bạc hay vàng,…do thành phần khác chế tạo tạo loại thủy tinh có màu trắng đục bên có nhiều màu sắc khác Thủy tinh cảm quang có chứa 1ít chất khử nhƣ SnO2 hàm lƣợng tƣơng đƣơng 0,5% đồng Thủy tinh có chứa nhiều đồng thời gian dùng tia xạ chiếu vào ngắn làm nguội lại dễ biến màu Do thủy tinh cảm quang đồng thủy tinh nhuộm màu đỏ đồng thủy tinh nhuộm màu keo nên nấu thủy tinh có chất cảm quang đồng cần phải trì môi trƣờng môi trƣờng khử Có thể dùng tính chất cảm quang vàng hay bạc, không cần trì môi trƣờng khử lò nấu nhiên cần thêm lƣợng nhỏ CeO2 không 0,05% GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 44 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Trong thủy tinh cảm quang thêm vào lƣợng nhỏ Bari nâng cao chất lƣợng thủy tinh thủy tinh có bari nhạy cảm tùy theo thời gian xử lý nhiêt khác màu sắc đậm nhạt khác nhau.[1] 3.4.5 Thủy tinh sợi Thủy tinh sợi loại vật liệu Từ thủy tinh thạch anh, thủy tinh có hàm lƣợng SiO2 cao, ngƣời ta kéo thành sợi có đƣờng kính - 30 m có chiều dài khác để làm vật liệu cách điện, cách nhiệt Khi kết hợp với chất dẻo làm nền, thủy tinh sợi làm cốt tạo thành vật liệu compôzit gọi sợi thủy tinh đƣợc sử dụng làm sợi cáp quang điện dệt làm vải chịu nhiệt, chế tạo nhiều chi tiết thay thép vật liệu kim loại khác ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp khác Ngoài có thủy tinh làm vật liệu cách âm cách nhiệt tốt.[4] Hình 3.27: Sợi thủy tinh vải thủy tinh chịu nhiệt [22] 3.4.6 Thủy tinh laser Thủy tinh laser vật liệu trạng thái rắn có khả khuếch đại ánh sáng phát xạ cảm ứng Dạng phổ biến thủy tinh oxit nhiều thành phần đƣợc kích thích ion phát laser chẳng hạn nhƣ Nd(neodymium) Trong phần này, chủ yếu nói đến thủy tinh đa thành phần đối lập với SiO2 có pha nguyên tử đất Những vật liệu thƣờng đƣợc dùng khuếch đại sợi quang đƣợc pha tạp Thủy tinh laser đƣợc ứng dụng hệ laser lớn nghiên cứu nhiệt hạch giam cầm quán tính ứng dụng cho khoa học lƣợng nhiệt hạch (một phƣơng pháp sản sinh lƣợng nhiệt hạch cách nén bao nang nhiên liệu đến mật độ cao Một loạt chùm tia laser không kết hợp tới cầu điện môi suốt chân không làm cho co lại dƣới áp suất để thu đƣợc nhiệt hạch hạt nhân) vật lý vũ khí, thủy tinh laser đƣợc sử dụng môi trƣờng công nghiệp phòng thí nghiệm [20] Lớp phủ ngăn cản bềmặt kim loại khỏi bị tan mòn nóng chảy * Thủy tinh laser thƣơng mại đƣợc chia làm ba loại phụ thuộc vào chế vận hành hệ laser đƣợc dùng Ví dụ có loại thủy tinh laser đƣợc thiết kế cho công suất đỉnh cao Ở đây, tính chất laser đƣợc tối ƣu để cung cấp lƣợng dự trữ hiệu suất chiết tách cao nhất, dẫn đến công suất đỉnh cao chế độ phát xung đợt (single shots) đƣợc tách theo thời gian Tốc độ lặp lại hệ thống nhƣ cao làvài Hz, thông thƣờng đến vài phát laser ngày GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 45 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Cũng có vài loại thủy tinh laser cho công suất trung bình cao, tốc độ lặp lại khoảng -20 Hz Những hệthống nhƣ thƣờng đƣợc làm mát để loại bỏ nhiệt tích tụ thủy tinh suốt trình bơm quang học Thêm vào tính chất laser tốt, thủy tinh có tính nhiệt đƣợc tăng cƣờng phù hợp với sựtải nhiệt cao mà tƣợng nứt gãy cục * Một cách khác để phân loại thủy tinh laser phân loại theo loại thủy tinh Loại thủy tinh laser đƣợcphát thủy tinh làm silic điôxit (thông thƣờng gọi kính silicat) Ngày nay, thủy tinh đa thành phầnthủy tinh laser đa thành phần đƣợc sử dụng phổ biến loại đƣợc làm hợp chất có Photpho Những thủy tinh có chất lƣợng quang học cao có sẵn số tác nhân với vùng tạp chất mức tạpchất rộng, đặc biệt cho hiệu suất vƣợt trội cản trở hƣ hại laser đƣợc vận hành ứng dụngdòng cao.[20] 3.5 Một số ứng dụng y tế Với lớp bảo vệ: Lớp màu: lớp áo làm giảm lƣợng ánh sáng vào mắt, nhằm mục đích thẩm mỹ thời trang, cải tiến với nhiều gam màu Lớp chống tia cực tím: tia cực tím có nguồn gốc chủ yếu từ ánh sáng mặt trời (gốc UVC, UVB, UVA - nguy hiểm nhất) Lớp chống tia điện từ: lớp chống tia điện từ hay gọi lớp mạ tĩnh điện lớp mạ nhằm giảm sức hút tĩnh điện tròng kính Lớp chống trầy / lớp tráng cứng: lớp phủ làm tăng độ cứng tròng tăng khả chống trầy xƣớc bề mặt lớp chống trầy ứng dụng cho các loại tròng Plastic dễ trầy Lớp chống phản quang / chống chói: lớp phủ hình thành đƣợc phủ nhiều lớp bảo vệ làm tăng ánh sáng thẳng vào mắt Lớp phủ giúp loại trừ tia khúc xạ Chống bám nƣớc/lớp váng dầu: lớp phủ làm cho lớp sƣơng hay nƣớc bám tròng kính, gây mờ, khó quan sát, tụt dễ dàng Cần lƣu ý rằng: Với loại tròng đổi màu giúp ngƣời chơi thể thao, ngƣời hay phải nắng sử dụng cặp kính, thay phải thay đổi từ kính thuốc qua kính mát phiền phức Với ngƣời bị dị ứng với ánh sáng loại tròng đổi màu giúp bảo vệ mắt khỏi tác dụng ánh sáng thay đổi theo cƣờng độ Tuy nhiên độ bền trung bình tròng đổi màu từ 1-2 năm không khả nhả màu trở lại nhƣ ban đầu tùy theo chất lƣợng sản phẩm Cần biết thêm tia UVA tia cực tím xạ nhiệt, có bƣớc sóng dài khoảng 320 - 400 nanomet Tia xuyên qua tầng ozon trái đất, gây hại cho thể bạn, đặc biệt cho da mắt Tia UVB có bƣớc sóng dài khoảng 280 - 320 nm Nếu thƣờng xuyên phải tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, mà với tia UVB, dễ có nguy mắc bệnh ung thƣ da đục thuỷ tinh thể mắt Hai loại tia thƣờng xuất với cƣờng độ mạnh khoảng từ10h - 16h chiều.[11] Tóm lại dù tròng kính đƣợc làm chất liệu phải đạt yêu cầu sau đây: - Đồng suốt - Có độ bền tốt, không dễ vỡ, không dễ xƣớc (nhất loại kính nhựa) - Đảm bảo dộ thẩm mỹ (chiết suất cao nhẹ): mỏng, nhẹ, sáng - Ngăn chặn đƣợc tia cực tím nắng, nhìn đƣợc xác, không gây lóa mắt, không làm mỏi bảo vệ đƣợc mắt Trong thực tế có nhiều loại kính đƣợc sản xuất với công nghệ chất lƣợng thấp, nhƣng đƣợc chào bán với đặc tính ƣu việt mà ngƣời sử dụng thiếu kinh GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 46 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học nghiệm nhận biết đƣợc, đặc biệt loại hàng trôi nổi, không rõ xuất xứ nguồn gốc, gây ảnh hƣởng lâu dài tới thị lực bệnh lý mắt.[10] Tác dụng kính đeo mắt sức khỏe ngƣời Kính đeo mắt vật dụng quen thuộc phổ biến đời sống thƣờng ngày, ngƣời ta sử dụng kính bị tật khúc xạ, bị lão thị, cần bảo vệ mắt hay với mục đích thời trang thẩm mỹ Khi khoa học kỹ thuật chƣa phát triển tròng kính chủ yếu làm chất liệu thủy tinh, có ƣu điểm trầy xƣớc, giữ đƣợc độ suốt lâu, nhƣng kính thƣờng nặng, kính có độ cao, dễ vỡ không an toàn cho ngƣời sử dụng Ngày loại kính chất liệu thủy tinh đƣợc sử dụng mà ngƣời ta thay nhiều loại vật liệu tổng hợp ƣu việt hơn.[11] 3.6.Một số hình ảnh sản phẩm vật liệu thủy tinh quang học Hình 3.28: Sản phẩm thủy tinh dân dụng làm kính lúp [25] Hình 3.29:Ống nhòm [28] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 47 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Hình 3.30: Kính quang trống [29] Hình 3.31: Lăng kính làm thủy tinh quang học [24] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 48 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Hình 3.32: Hình ảnh lƣới thủy tinh [22] Hình 3.33: Một số sản phẩm khác thủy tinh quang học [23] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 49 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Hình 3.34: Một số sản phẩm khác thủy tinh quang học GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 50 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Phần KẾT LUẬN Trong thời đại nay, vật liệu thủy tinh ngày đa dạng phong phú, việc tìm hiểu quan tâm đến ứng dụng thuộc lĩnh vực khác nhu cầu cần thiết Trên toàn nội dung đề tài nhằm giúp cho bạn đọc tìm hiểu đặc điểm ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học phổ biến nhằm nắm bắt sử dụng hiệu Trong đề tài này, nghiên cứu đặc tính thủy tinh - loại vật liệu phi kim ứng dụng thiết bị quang học, quang - điện, kĩ thuật dân dụng vật liệu làm tròng kính Từ đó, tổng hợp đƣa số khái niệm phƣơng pháp xác định đặc tính kỹ thuật, chất lƣợng loại vật liệu quang học nhƣ ứng dụng đặc điểm loại thủy tinh quanghọc vào sản phẩm thực tế cách hợp lý hiệu Sau trình tìm hiểu vật liệu thủy tinh quang học ứng dụng công nghệ - kỹ thuật nhƣ đời sống, rút đƣợc nhiều điều hữu ích trình nghiên cứu tài liệu khoa học, phân tích bảng số liệu tổng hợp kết nghiên cứu từ phân tích tài liệu có đƣợc Mặt khác, trình tìm kiếm tài liệu phục vụ cho đề tài cung cấp nhiều kiến thức bổ ích đặc điểm thủy tinh quang học, nắm bắt đƣợc chế áp dụng vật liệu tƣơng thích để tạo thiết bị quang, quang điện tử kỹ thuật nhƣ vật liệu làm tròng kính Ngoài ra, để làm bật tầm quan trọng đối tƣợng nhƣ cho thấy bƣớc nhảy vọt phát triển khoa học kỹ thuật, có đƣa số ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học công nghiệp nhƣ đời sồng ngày Điều cho thấy ứng dụng đời nhằm thay hạn chế bổ sung khiếm khuyết mà vật liệu khác trƣớc không mang lại Từ cho thấy, Vật lý học ngành khoa học hàn lâm xuất từ sớm giữ vai trò then chốt đời thiết bị tiên tiến, đại Tuy nhiên, để đạt đƣợc tiến đó, Vật lý học đƣợc hỗ trợ toán học, hóa học, điện tử, công nghệ thông tin nhiều ngành khoa học khác Từ cấu tạo hoạt động đối tƣợng nghiên cứu phối hợp nhịp nhàng chuyên ngành khoa học với Qua trình tìm hiểu đề tài ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học, tổng hợp đƣợc số vấn đề sở công nghệ vật liệu nhƣ khảo sát đặc tính quang học vật liệu thủy tinh Về phần ứng dụng thực tế, đề tài tìm hiểu đƣợc thông số, thiết kế nguyên lý hoạt động số dụng cụ, thiết bị quang học, vật liệu làm tròng kính, thiết bị kỹ thuật công nghệ thông tin, số ứng dụng khác vật liệu thủy tinh đƣợc sử dụng rộng rãi Đây đề tài hay có ứng dụng thực tiễn cao Bên cạnh kết đạt đƣợc đề tài đƣa đƣợc sở lý thuyết số ứng dụng phổ biến vật liệu thủy tinh quang học mức độ tìm hiểu lý thuyết chƣa vào sâu vào sở thực tế Trong trình thực đề tài, gặp phải số khó khăn đề tài dừng lại việc tổng hợp kết nghiên cứu từ nguồn tài liệu khác Thủy tinh nói chung thủy tinh quang học nói riêng loại vật liệu quan trọng đặc biệt ứng dụng đại lĩnh vực quang - điện tử đại Hiện nay, nƣớc ta nhà máy dừng lại mức chế tạo sản phẩm thủy tinh thông thƣờng hạn chế trang thiết bị, kỹ thuật công nghệ chủ yếu sử dụng loại thủy tinh công nghiệp từ nƣớc phát triển để nghiên cứu sử dụng thiết bị quang, làm tròng GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 51 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học kính kỹ thuật công nghệ thông tin Trong tƣơng lai, có đầy đủ phƣơng tiệnhy vọng đề tài đƣợc mở rộng hƣớng nghiên cứu sâu loại thủy tinh đặc biệt ứng dụng thủy tinh quang học công nghệ kỹ thuật số đại GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 52 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Trọng Bá Vật liệu phi kim loại, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 [2]Trần Định Tƣờng, Hoàng Hồng Hải Quang kĩ thuật, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 [3] Nguyễn Văn Thái Công nghệ vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 [4] Nguyễn Trƣờng Long Luận văn tốt nghiệp Vật liệu thủy tinh quang học, khóa 32, trƣờng Đại học Cần Thơ, 2010 [5]http://luanvan.co/luan-van/tieu-luan-tim-hieu-ve-phan-loai-ung-dung-vat-lieuthuy-tinh-4486 [6]http://www.thegioiphunupnvn.com.vn/Tin.aspx?varbaoid=866&vartinid=4592&var nhomid=1(nguồn gốc thủy tinh) [7]http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1p_quang [8]http://thuvienvatly.com/home [9]http://www.khoahoc.com.vn/ [10]http://hotrolaptop.ucoz.com/forum/24-171-1 [11]http://bsgiap.com/tai-lieu/3-chat-lieu-lam-trong-kinh-deo-mat [12]http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/dien-quang/365-thau-kinh-va-quang-hinh-hoc [13]http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/dien-quang/380-lang-kinh-va-bo-tach-chumtia [14]http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/dien-quang/373-cac-loai-guong [15]http://www.pcworld.com.vn/articles/cong-nghe/lam-the nao/2009/10/1194677/coban-ve-cap-quang-va-cac-dau-noi/ [16]http://tman75hd.blogspot.com/2008/09/man-hinh-may-tinh-visual-displayunit.html [17]http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A0n_h%C3%ACnh_tinh_th%E1%BB%83_l %E1%BB%8Fng [18]http://www.krascsm.ru/sales/research/ [19]http://yume.vn/trucauthangkinh/article/kinh-cuong-luc-vat-lieu-chinh-lam-nencau-thang-kinh-35D4C92D.htm [20]file:///C:/Users/User/Downloads/Programs/Vat_lieu_quang_va_cac_tinh_chat.pdf [21]http://www.anthaibinh.com/FAQ.aspx?type=12&id=19 [22]http://www.remvaihanoi.com/Cua-luoi-soi-thuy-tinh.html [23]http://vi.swewe.net/word_show.htm/?34782_4&Th%E1%BB%A7y_tinh_quang_h %E1%BB%8Dc [24]http://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-Three-prism-experimentalinstruments-of-professional-physical-optics-optical-glass-teachinginstrument/32250233379.html [25]http://thietbiyte24h.com.vn/tin-tuc/kinh-lup-cam-tay-a196.html [26]http://kienviet.net/2012/03/10/soltech-energy-cong-nghe-giu-nhiet-cho-cac-congtrinh-xay-dung [27]http://civilenginpictures.com/threads/cac-vat-khi-thuong-gap-giup-hoa-sat.495/ [28]http://ongnhom.net/index.php?option=com_content&view=article&id=168:vietve-ong-nhom&catid=44:tin-mi&Itemid=53 [29]http://vietnamese.alibaba.com/product-gs/optical-glass-blank-643003540.html [30]http://vietnamese.alibaba.com/supplier_ADnh_quang_h%E1%BB%8Dc_2202062 25_5.html?perPageItem=15&isGalleryList= GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 53 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa [...]... nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học Chƣơng 2: CÁC LOẠI VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC 2.1 .Vật liệu thủy tinh vô cơ 2.1.1 Thủy tinh vô cơ Thủy tinh vô cơ đƣợc coi nhƣ là một dạng cấu tạo đặc biệt của các dạng dung dịch đông đặc, là một khối nóng chảy phức tạp có độ nhớt cao của các oxit axit và oxit kiềm Thủy tinh vô cơ gồm hai loại cơ bản là thủy tinh vô cơ vô định hình và thủy tinh tinh thể Thủy. .. nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học Chƣơng 3: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC 3.1 Ứng dụng trong dụng cụ quang học 3.1.1 Thấu kính Thấu kính là tên gọi chung chỉ sản phẩm có thành phần thủy tinh trong suốt, thƣờng có dạng hình tròn, có hai bề mặt chính nhẵn một cách đặc biệt nhằm tạo ra sự hội tụ hoặc phân kì của ánh sáng truyền qua chất đó Hình 3.1: Hình dạng và mặt phẳng chính của. .. suất tƣơng ứng của thủy tinh quang học với một số tia sáng chuẩn [4] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 8 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học 2.1.3.2 Chỉ số tán sắc Một chỉ số quan trọng của thủy tinh là độ tán sắc cơ bản nF - nC Độ tán sắc cơ bản đƣợc quy định theo hiệu số giữa chiết suất của thủy tinh ứng với hai tia cơ bản và Thủy tinh quang học có... hóa học: thủy tinh có độ bền hóa học cao và phụ thuộc vào thành phần của nó Các oxit kiềm càng ít thì độ bền hóa học của nó càng cao.[3] 2.2 Xitan 2.2.1 Vật liệu gốm thủy tinh Xitan (Sital) Xitan là loại vật liệu thể rắn đa tinh thể, đƣợc tạo ra bằng cách kết tinh định hƣớng thủy tinh Xitan đƣợc ghép từ hai thủy tinh (silic) và tinh thể (crystal) có nghĩa là thủy tinh thể hay gốm thủy tinh Xitan là vật. .. Việc sử dụng CaO là cho các sản phẩm thủy tinh có tính chất hóa học và độ bền cao Độ bền hóa học của thủytinh này tăng khi hàm lƣợng CaO tăng.[20] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 17 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học + Trục tung : chỉ số chiết suất + Trục hoành: số Abbe Hình 2.3: Một số thành phần của thủy tinh quang học [20] 2.4.4 Thủy tinh thân... văn tốt nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học * Phân loại: Xitan đƣợc chia làm 3 loại: xitan quang học, xitan nhiệt, xitan xỉ Xitan quang học nhận đƣợc từ thủy tinh hệ Li có chất tạo mầm là các chất nhuộm dạng keo Trong quá trình quang học xảy ra khi chiếu vào thủy tinh các tia cực tím hoặc các tia Rơnghen Lúc này hình dạng bên ngoài của thủy tinh không thay đổi Quá trính kết tinh xảy ra khi... chiết suất của vật liệu tại các bƣớc sóng của D - Fraunhofer: 589,2nm;486,1nm; 656,3 nm) GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 16 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học Thủy tinh quang học thƣờng đƣợc sử dụng chủ yếu trong các bộ phận nhƣ thấu kính, lăng kính trong các ứngdụng tạo hình ảnh, máy chiếu kỹ thuật số, truyền thông, truyền dẫn quang học và kỹ thuật... nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học Những thay đổi ở mật độ thủy tinh trong vật liệu làm lăng kính có thể tạo ra sự méomó ảnh và làm thay đổi đặc trƣng tán sắc của thủy tinh Tƣơng tự, các bọt hoặc vụn tạp chất trong thủy tinh có thể tạo ra sự nhiễu xạ và làm giảm sự truyền sáng Thủy tinh đƣợc chọn chế tạo lăng kính đƣợc đặc trƣng bởi chiết suất, độ tán sắc, và các tính chất truyền sáng của. .. Hoa Luận văn tốt nghiệp Ứng dụng của vật liệu thủy tinh quang học 2.1.4.5 Tính lưỡng chiết Lƣỡng chiết là hiện tƣợng tia sáng đi qua bản thủy tinh bị tách làm đôi và truyền trong bản thủy tinh với vận tốc khác nhau Có hiện tƣợng này là do nội ứng suất xuất hiện bên trong thủy tinh khi gia công nhiệt không đúng chế độ hoặc dƣới tác dụng của ngoại lực làm cho môi trƣờng thủy tinh không đẳng hƣớng Độ... nhiệt của thủy tinh để sử dụng đƣợc ở nhiệt độ cao trong các ứng dụng của thủy tinh quang học - Các chất nhựa plastic cũng đƣợc sử dụng thêm vào để cải thiện tính chất trong quá trính chế tạo thủy tinh, làm giảm sự biến nhiệt của thủy tinh, hoặc cải thiện tính chịu lực tác động - Chất nhuộm màu đƣợc thêm vào nhằm tạo ra những màu sắc đƣợc ứng dụng cho trang trí hoặc chống tia UV.[10] 2.3.3 Phân loại thủy ... nghiệp Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học Chƣơng 3: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC 3.1 Ứng dụng dụng cụ quang học 3.1.1 Thấu kính Thấu kính tên gọi chung sản phẩm có thành phần thủy tinh. .. cứu ứng dụng loại thủy tinh quang học mới, đề tài Ứng dụng vật liệu thủy tinh quang học hi vọng đóng góp phần để ngƣời biết đƣợc đặc điểm vật liệu thủy tinh quang học ứng dụng thực tiễn khoa học. .. thành phần thủy tinh quang học 17 2.4.4 .Thủy tinh thân thiện với môi trƣờng 18 Chƣơng 3: ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU THỦY TINH QUANG HỌC 19 3.1 Ứng dụng dụng cụ quang học