Термостойкое стекло — это стекло, которое более устойчиво к термическому удару, чем обычное стекло. Поэтому он подходит для промышленных, строительных и кулинарных применений, где изменение температуры может привести к разрушению обычного стекла. Термостойкое стекло обычно представляет собой боросиликатное стекло, закаленное известково-натриевое стекло или стеклокерамику. Стеклянная посуда для выпечки часто упоминается широкой публикой как Pyrex®, но на самом деле это торговая марка Corning®, Inc., крупного производителя стеклянных и керамических изделий.
При нагревании большинство материалов расширяются; при охлаждении они сжимаются. Это свойство известно как тепловое расширение, а число, обозначающее, насколько данный материал расширяется или сжимается, называется его коэффициентом теплового расширения. Стекло имеет высокий коэффициент теплового расширения, что означает, что оно очень быстро расширяется при нагревании. Это быстрое расширение может привести к разрушению стекла, что называется термическим ударом. Стекло можно сделать устойчивым к тепловому удару, изменив его химический состав, метод производства или и то, и другое.
Обычное стекло производится путем смешивания диоксида кремния, извести, карбоната натрия и небольшого количества других минералов. Оно известно как известково-натриевое стекло и используется для изготовления стеклянных бутылок и банок, оконных стекол и других распространенных применений. В конце 19 века немецкий химик Отто Шотт изобрел боросиликатное стекло, добавив в смесь бор.
Боросиликатное стекло легче и прочнее, чем известково-натриевое стекло, имеет более высокую температуру плавления и гораздо более низкий коэффициент теплового расширения. Применяется для лабораторного оборудования из термостойкого стекла, например пробирок; для выпечки и сервировочных блюд; и в промышленных применениях, где необходима высокая устойчивость к тепловому удару, например, в теплоизоляционных плитах. Оно также используется в качестве высококачественного оптического стекла — например, в больших телескопах — потому что пропускает хорошо светится и сопротивляется изменению формы.
Corning® популяризировала использование боросиликатного стекла в формах для выпечки под своей торговой маркой Pyrex®, но большая часть Pyrex®, продаваемых сегодня в Соединенных Штатах, представляет собой закаленное известково-натриевое стекло. Закаленное стекло подвергается термообработке во время производства, что приводит к сжатию внутренней части стекла и поверхностному натяжению. увеличиваться, что приводит к лучшему уравновешиванию напряжений в стекле. Закаленное стекло прочнее незакаленного и лучше противостоит тепловому удару.
Термостойкое закаленное стекло используется в посуде и стеклянных каминных экранах. Основным недостатком использования этого типа стекла является то, что его форма не может быть изменена после охлаждения. Резка или скол закаленного стекла разбалансируют его внутренние напряжения, из-за чего оно легко ломается. Когда он ломается, он имеет тенденцию распадаться на мелкие кусочки, а не на большие острые осколки. По этой причине его часто используют в лобовых стеклах автомобилей.
Стеклокерамика – это стекло, прошедшее термическую обработку до тех пор, пока в стекле не начнут образовываться кристаллы. Варьируя количество кристалла, можно создавать термостойкие стекла с широким диапазоном возможных коэффициентов теплового расширения. Стеклокерамика в основном используется для стеклянных плит и варочных поверхностей, экранов для каминов и огнеупорных стеклянных панелей. В строительстве окно или стеклянная панель, которые описываются как «огнестойкие», обычно представляют собой известково-натриевое стекло, покрытое стеклокерамикой, или состоят из двух стекол и заполнены огнестойким материалом.
