Werkstoff Glas - Alter Werkstoff mit großer Zukunft

von: Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld

Springer-Verlag, 2020

ISBN: 9783662602607

Sprache: Deutsch

238 Seiten, Download: 7726 KB

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Werkstoff Glas - Alter Werkstoff mit großer Zukunft

	Vorwort	6
	Inhaltsverzeichnis	8
	1 Was ist Glas?	12
	1.1 Einleitung	12
	1.2 Geschichte des Glases	13
	1.2.1 Frühe Herstellung von Glas	14
	1.2.2 Glas der Antike	14
	1.2.3 Venedig und die europäische Glaskunst	18
	1.2.4 Erste technische Anwendungen von Glas	20
	1.2.5 Automatisierungen der Herstellung	23
	1.2.6 Glas-Innovationen	24
	1.3 Glasstruktur – Ist Glas eine Flüssigkeit?	28
	1.3.1 Strukturelle Beschreibung des Glaszustandes	32
	1.3.1.1 Nah- und Fernordnung	32
	1.3.1.2 Kristallit-Hypothese	33
	1.3.1.3 Netzwerk-Hypothese	34
	1.3.1.4 Reale Glasstrukturen	36
	1.4 Visko-elastisches Verhalten von Glas	38
	1.5 Keimbildung und Kristallisation	39
	1.6 Zusammensetzung und Eigenschaften von Gläsern	43
	1.6.1 Netzwerkbildner	44
	1.6.2 Netzwerkwandler	45
	1.6.3 Zwischenoxide	46
	1.6.4 Beispiele für Glaszusammensetzungen	46
	1.6.5 Wirkung von Farboxiden	51
	1.6.5.1 Ionenfärbung	51
	1.6.5.2 Entfärbung von Glas	54
	1.6.6 Kolloidale Färbung	56
	Weiterführende Literatur	57
	2 Glas und seine vielfältigen Anwendungen	58
	2.1 Einleitung	58
	2.2 Glas für Verpackung, Labor und Pharmazie	59
	2.2.1 Physikalische und chemische Eigenschaften	59
	2.2.1.1 Chemische Beständigkeit	59
	2.2.1.2 Thermische Eigenschaften	61
	2.2.1.3 Die Definition des thermischen Ausdehnungskoeffizienten	62
	2.2.1.4 Messung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten	62
	2.2.1.5 Abhängigkeit von der Glaszusammensetzung	64
	2.2.1.6 Beständigkeit gegen Temperaturunterschiede und Temperaturwechsel	64
	2.2.2 Glas-Verpackung für Getränke und Lebensmittel	65
	2.2.3 Gläser für Labor und Industrie	67
	2.2.3.1 Laborgeräte	67
	2.2.3.2 Thermometer für jede Temperatur	69
	2.2.3.3 Elektrodengläser	69
	2.2.3.4 Glasanlagenbau	70
	2.2.4 Gläser für Pharmazie und Medizin	72
	2.3 Optik	74
	2.3.1 Einleitung	74
	2.3.2 Transmission und Absorption des Lichtes	75
	2.3.3 Lichtbrechung und Dispersion	80
	2.3.4 Qualitätsmerkmale optischer Gläser	82
	2.3.5 Brechzahl und Abbe-Zahl	82
	2.3.6 Optische Systeme	87
	2.3.6.1 Achromatische Objektive	87
	2.3.6.2 Low-Tg-Gläser für asphärische Linsen	88
	2.3.7 Lichtleitfasern	90
	2.3.8 Aktive Gläser	91
	2.3.9 Substrate für optische Anwendungen mit höchster Formkonstanz	94
	2.3.9.1 Anwendungen in der Astronomie	94
	2.3.9.2 Anwendungen in der Optoelektronik	95
	2.4 Architektur und Automobilbau	96
	2.4.1 Einleitung	96
	2.4.2 Glasspiegel	97
	2.4.3 Wärmeschutz- und Sonnenschutzgläser	99
	2.4.4 Entspiegelte Gläser	102
	2.4.5 Gläser mit elektrisch leitfähigen Beschichtungen	105
	2.4.6 Gläser mit variabler Lichtdurchlässigkeit	106
	2.4.7 Selbstreinigendes Glas	108
	2.4.8 Festigkeit	109
	2.4.8.1 Thermisch vorgespanntes Glas (Einscheibensicherheitsglas)	113
	2.4.8.2 Chemisch vorgespanntes Glas	114
	2.4.8.3 Verbundsicherheitsglas	116
	2.4.8.4 Brandschutzglas	117
	2.5 Elektrotechnik und Elektronik	120
	2.5.1 Anwendung von Glas in Elektrotechnik und Elektronik	121
	2.5.2 Physikalische Grundlagen	122
	2.5.2.1 Elektrische Leitfähigkeit	122
	2.5.2.2 Messung der Leitfähigkeit	124
	2.5.2.3 Durchschlagsfestigkeit	125
	2.5.3 Einschmelzgläser	126
	2.5.3.1 Einschmelzen von Metallen	128
	2.5.4 Gläser zum Löten und Passivieren	128
	2.5.5 Substratgläser für die Elektronik	129
	2.5.5.1 Substratgläser für die Optoelektronik und Mikromechanik	129
	2.5.5.2 Flachbildschirme	130
	2.6 Lampen	132
	2.6.1 Einleitung	132
	2.6.2 Glühlampen	133
	2.6.3 Halogenglühlampen	134
	2.6.4 Gasentladungslampen	134
	2.6.5 Halbleiter-Lichtquellen (LEDs)	138
	2.7 Energie	139
	2.7.1 Thermische Isolation	139
	2.7.1.1 Glas- und Steinwolle	139
	2.7.1.2 Schaumglas	140
	2.7.2 Anwendung in der Solartechnik: Solarthermie und Photovoltaik	140
	2.7.3 Spezialgläser für den Einsatz in der solarthermischen Stromerzeugung	143
	2.8 Telekommunikation	145
	2.9 Andere Anwendungen	148
	2.9.1 Anwendungen in der Nukleartechnik	148
	2.9.1.1 Sichtfenster	148
	2.9.1.2 Gläser zum Nachweis von hochenergetischer Strahlung	148
	2.9.2 Glaskeramik im Haushalt und in der Industrie	149
	2.9.2.1 Glaskeramik-Herdplatten	150
	2.9.2.2 Kaminsichtscheiben	152
	2.9.2.3 Hochtemperatursubstrate für industrielle Anwendungen	152
	2.9.3 Bioglas	152
	2.9.3.1 Antibakterielles Glas	152
	2.9.3.2 Dentalglas	153
	2.9.3.3 Bioaktives Glas	154
	2.9.4 Glasflakes	155
	2.9.5 Mikro-Glaskugeln	158
	2.9.6 Optische Datenspeicherung	159
	Weiterführende Literatur	160
	3 Herstellung – Schmelzen und Formgebung von Glas	161
	3.1 Einleitung	161
	3.2 Glasrohstoffe und Recyclingscherben	161
	3.3 Glasschmelzöfen	165
	3.3.1 Energiebedarf	168
	3.3.2 Flammenbeheizung	169
	3.3.3 Elektrobeheizung	171
	3.3.4 Umweltschutz	172
	3.4 Formgebung	175
	3.4.1 Herstellung von Flachglas	176
	3.4.2 Herstellung von Behälterglas	182
	3.4.2.1 Tropfenspeiser	184
	3.4.2.2 Formgebungsprinzipien	186
	3.4.2.3 Glasformgebungsmaschinen	189
	3.4.3 Herstellung von Rohren	192
	3.4.4 Herstellung von Glasfasern	195
	3.5 Unkonventionelle Glasherstellverfahren	198
	3.5.1 Flammenhydrolyse	198
	3.5.2 Sinterverfahren	202
	3.5.3 Sol-Gel Verfahren	203
	3.5.3.1 Hydrolyse	203
	3.5.3.2 Kondensation	203
	3.5.4 Biogene Gläser	204
	Weiterführende Literatur	207
	4 Die Zukunft des Glases	208
	4.1 Einleitung	208
	4.2 Dünnstgläser: Glas von der Rolle	208
	4.3 Hochfestes Glas	212
	4.4 Energieeinsparung bei der Glasherstellung	214
	4.5 Substitution von Rohstoffen	218
	4.6 Metallische Gläser	219
	4.7 Ausblick	223
	Weiterführende Literatur	226
	5 Anhang	227
	5.1 Verbände und Organisationen	227
	5.2 Deutsche Universitäten und Institute mit Glasbezug	228
	5.3 Ausgewählte Museen rund ums Glas	229
	5.4 Wissenswertes zum Thema Glas	230
	5.5 Glossar	230
	Stichwortverzeichnis	235

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