Vidrio especial

Vidrio azul verdoso claro con un patrón de corte alargado.  El patrón aparece como vidrio transparente.

Arquitectura de vidrio, vidrios de seguridad en vehículos, vidrios ópticos para gafas, microscopios y cámaras: apenas hay un área de la vida cotidiana en la que el vidrio no intervenga.

Vidrio con propiedades especiales

Durante los últimos 100 años, el material ha adquirido cada vez más propiedades que antes no tenía. Y se están agregando nuevos todo el tiempo.

Durante milenios, el vidrio fue admirado porque estaba bellamente trabajado. La producción artística estuvo en primer plano. A mediados del siglo XIX, los científicos afirmaron que la calidad del vidrio era mala. No es de extrañar: con el advenimiento de las ciencias naturales en ese momento, la calidad del vidrio de repente significó algo más.

El vidrio debe ser lo más resistente posible al calor, los ácidos y la temperatura, adecuado para recipientes de laboratorio, termómetros y bombillas. El vidrio tradicional tampoco era adecuado para la producción de lentes de microscopio. Rayas, burbujas e inclusiones hicieron imposible realizar observaciones precisas.

Otto Schott (1851-1935), un joven químico desempleado, vio esto como un desafío. Logró fabricar tipos de vidrio completamente nuevos.

Un vaso especial para requisitos especiales era su lema. Con el establecimiento del «Laboratorio de tecnología del vidrio Schott and Comrades» en Jena en 1884, la fabricación de vidrios especiales sobre la base de la investigación científica comenzó por primera vez en la historia del vidrio.

Retrato en blanco y negro de Otto Schott como un anciano con bigote.

Otto Schott fundó la ciencia moderna del vidrio

Fibra de vidrio: comenzó con cabello de ángel

Sacar hilos de vidrio de la masa fundida siempre ha sido popular. Se utilizaron, por ejemplo, como decoración en cuencos y tazas. Los hilos se volvieron más y más delgados en el siglo XIX.

La fibra de vidrio rizada se llamaba cabello de ángel. A menudo se usaba como adorno navideño. Los sopladores de vidrio demostraron este ingenioso trabajo al público en los mercados navideños.

Como vidrio especial con aditivos especiales en el vidrio fundido, la fibra de vidrio es ahora un producto industrial. Cuando el vidrio fundido emerge de las boquillas, la fibra continua se enrolla en un carrete o tambor a alta velocidad.

Se utiliza como fibra de vidrio aislante, por ejemplo, en la industria de la construcción, como fibra textil para el refuerzo de plásticos. Hay embarcaciones de plástico reforzado con fibra de vidrio, fibra de vidrio como material aislante en la industria eléctrica, como material filtrante en la industria química o como tejido de fibra de vidrio para protección contra incendios para papel tapiz y cortinas.

El cabello de ángel dorado se encuentra en una rama de un abeto.

Fibra de vidrio en el abeto

Brilla con fibra óptica

Otro tipo de fibra de vidrio es la fibra óptica, un hilo delgado y flexible hecho de vidrio con un diámetro de unas pocas centésimas de milímetro. Dentro de este hilo, el vidrio es un vidrio óptico altamente refractivo. Este hilo interior está revestido con una calidad de vidrio de bajo índice de refracción.

Si la luz cae en un extremo del hilo, pasa a través del hilo óptico interno y brilla en el otro extremo como una lámpara en miniatura. La calidad de vidrio de baja refracción de la cubierta de vidrio exterior evita que la luz brille en el camino hasta el final del hilo.

Esta chaqueta también evita que la luz que pasa a través de un hilo se convierta en un hilo que se encuentra junto a él. Por lo tanto, los hilos que se encuentran uno al lado del otro pueden transmitir luz en momentos muy diferentes sin influirse entre sí.

Fibra óptica para internet

El vidrio del que se fabrica la fibra óptica para transmisión de datos y telecomunicaciones tiene otras propiedades. También dirige la luz, pero mucho más limpia. El vidrio tiene que ser tan puro que un bloque de 20 kilómetros de espesor sería teóricamente tan transparente como un cristal de ventana.

Esta fibra de vidrio también consta de un hilo interior, que canaliza la luz, y una cubierta, que refleja constantemente los rayos difusos de luz hacia el hilo interior, de modo que no se pierde luz.

De este modo, las imágenes y los sonidos se pueden transmitir de forma especialmente rápida y con grandes capacidades. Los pulsos de señales eléctricas son convertidos en ondas de luz por las estaciones y perseguidos hasta el otro extremo.

En el receptor, estas señales de luz se vuelven a convertir en impulsos de corriente para controlar los dispositivos auditivos y de imagen. Una fibra puede transmitir alrededor de 20.000 llamadas telefónicas o 20 programas de televisión al mismo tiempo.

Un cable de fibra óptica de varios hilos.

Cable de fibra óptica para transmisión de datos.

Choques de temperatura en el espacio y en la cocina.

Se requiere vidrio especial donde ocurren golpes repentinos de calor o frío y también se requiere alta precisión. Los portadores de espejos para telescopios en el espacio, por ejemplo, están expuestos a cambios de temperatura. Sin embargo, esto no debe afectar las propiedades ópticas.

Lo especial de un vidrio tan óptimo es que consta de solo un 30 por ciento de vidrio y un 70 por ciento de cerámica, la llamada vitrocerámica.

La mezcla de vidrio y cristales cerámicos hace posible que el material no reviente si se expone repentinamente a grandes cambios de temperatura.

Si la vitrocerámica se calienta repentinamente, el vidrio se expande y los cristales de cerámica se contraen. Cuando la vitrocerámica experimenta un golpe de frío extremo, el vidrio se contrae y los cristales de cerámica se expanden.

Estos dos materiales siempre crean el equilibrio perfecto. La expansión de un material es siempre exactamente la misma que la contracción del otro material. Por tanto, no hay tensión. Lo que se desarrolló originalmente para la investigación espacial también es muy práctico para uso doméstico: con placas de vitrocerámica.

Cuatro placas de vitrocerámica incandescentes de una estufa.

Cerámica de vidrio para uso doméstico

Vidrio contra lo indeseable

Los acristalamientos grises o de color bronce en los edificios han existido durante mucho tiempo. Este tinte solo debe atenuar la luz. También hay gafas especiales de protección contra la luz de color amarillo que filtran la luz ultravioleta (UV).

Por supuesto, es más práctico si el sol solo se mantiene afuera en el calor del verano, pero no en los fríos meses de invierno. Esto es exactamente lo que hacen las llamadas ventanas solares activas. En verano protegen los rayos ultravioleta, y en invierno se permiten la entrada de los rayos.

Fachada de gran altura realizada en vidrio.

En el sol todavía se mantiene fresco por dentro

Cuando el vidrio se pega …

El químico francés Édouard Bénédictus (1878-1930) descubrió el vidrio laminado por accidente ya en 1903. En su laboratorio, una botella se cayó del estante y no se rompió.

Descubrió que una vez contenía nitrocelulosa que se había evaporado y desde entonces había formado una película en la pared de la botella. La película había mantenido unidos los pedazos rotos de la botella.

Nació la idea de fabricar «vidrio aglomerado» o vidrio laminado. Un vaso que se rompe en pequeños fragmentos sin bordes afilados. Se utiliza principalmente para los parabrisas de los coches.

Hoy en día, un panel compuesto consta de al menos dos paneles pegados con una capa intermedia de plástico. Si varios de estos paneles se pegan, son incluso a prueba de balas. Los vehículos de transporte de dinero están equipados con este tipo de vidrio blindado.

Una piedra del tamaño de un puño en el parabrisas de un automóvil.  El cristal solo está roto.

Los parabrisas pueden soportar mucho hoy

Cuando el vaso tira y empuja al mismo tiempo …

Los denominados cristales de vidrio templado se utilizan para las ventanillas laterales y traseras de los coches. Una ventana trasera solo puede pretensarse después de haber sido cortada a la medida, doblada y provista de todos los orificios necesarios. Ahora se calienta y se enfría rápidamente con una ducha de aire. Esto hace que la superficie sea firme mientras el vidrio del interior aún está caliente.

Este vidrio interior normalmente se enfría un poco más tarde y se contrae en el proceso. Pero eso ya no funciona porque el vidrio exterior ya es sólido. Por tanto, el vidrio interior está sometido a tensión de tracción, mientras que el exterior está sometido a tensión de compresión. De esta manera, la hoja de vidrio individual también se vuelve resistente a la flexión.

Vidrio fino para pantallas táctiles

El vidrio también es elástico cuando es particularmente delgado. Hoy en día puede producir los espesores más finos: el llamado vidrio delgado de hasta 0,3 milímetros de espesor. Este material se utiliza principalmente para pantallas o paneles de «pantalla táctil».

En estos displays o pantallas, puede realizar su selección con el dedo desnudo, por ejemplo en un cajero automático del banco, como panel de control de electrodomésticos y máquinas expendedoras.

Esto funciona de manera muy diferente desde un punto de vista técnico. Por ejemplo así: La base es una gruesa hoja de vidrio. Una capa muy transparente, conductora y similar a un gel se encuentra encima de esto y luego la capa de vidrio delgado. La presión del dedo es suficiente para pasar el impulso a través del vidrio delgado a los sensores que se encuentran debajo.

Una mano presiona el monitor de pantalla táctil de una máquina expendedora de billetes de Deutsche Bahn.

Los monitores de pantalla táctil se han convertido en algo común

Autor: Bärbel Heidenreich