Nguồn gốc của thủy tinh

Cho đến nay vẫn chưa có kết luận cụ thể về vấn đề này. Theo nhiều phán đoán, thủy tinh xuất hiện ở Mesopotamia hoặc Ai Cập khoảng hai nghìn năm trước Công nguyên. Khi đó chúng được sử dụng như là men màu cho nghề gốm và các mặt hàng khác.

Thế kỷ thứ nhất TCN kỹ thuật thổi thủy tinh đã phát triển, thời kỳ đế chế La Mã đã có rất nhiều loại hình thủy tinh được tạo ra, chủ yếu là bình và chai lọ.

Trong thiên niên kỷ tiếp theo, việc chế tạo thuỷ tinh được thực hiện rộng rãi hơn trong thế giới cổ đại và đã có một số cải tiến trong phương pháp chế tạo thuỷ tinh cơ bản.

Vào giữa năm 30 trước Công nguyên và năm 395 sau Công nguyên, những nguời thợ thuỷ tinh Siri phát minh ra chiếc ống thổi, giúp cho việc tạo ra vô số sản phẩm khác nhau về hình dáng và độ dày thủy tinh.

Tiếp ngay sau phát minh ra ống thổi là sự xuất hiện của khuôn hai nửa, giúp cho thợ thuỷ tinh có thể tạo ra hàng loạt những đồ vật thuỷ tinh giống hệt nhau. Hai phát minh này lần đầu đã làm cho những sản phẩm thuỷ tinh trở nên vừa với túi tiền của những người dân bình thường.

Nghề thuỷ tinh được hoàn thiện ở Đức, Bắc Bôhêmia và Anh, nơi George Ravenscoft đã phát minh ra kính chì vào những năm 1670. Cũng khoảng thời gian này kính tấm cũng được sản xuất ở Pháp bằng phương pháp mặt trụ. Để cải tiến công nghệ bắt nguồn từ La mã, những người thợ Pháp thổi những mặt trụ thuỷ tinh dài, tách nó ra và cán phẳng bằng những khối gỗ để tạo ra hình chữ nhật.

Với sự ra đời của công ty kính tấm của Anh vào năm 1773, nước Anh đã trở thành trung tâm kính cửa sổ chất lượng cao của cả thế giới. Đây là mốc đánh dấu lần đầu tiên trong lịch sử ngành công nghiệp thuỷ tinh, cửa sổ kính trở nên vừa với túi tiền của đa số những chủ sở hữu.

Như vậy, để có được thủy tinh, rồi từ thủy tinh đến các sản phẩm hữu hình là một chặng đường rất dài. Ngày nay thủy tinh phát triển mạnh mẽ, các sản phẩm từ thủy tinh được người tiêu dùng đón nhận nhiệt tình bởi tính thẩm mỹ cũng như những tính năng nổi trội.

Vì sao thủy tinh lại trong suốt?

Người ta thường dùng cát tức Silic điôxít (SiO2) để làm thủy tinh. Họ đun nóng cát đến một nhiệt độ cực cao cho đến khi nó nóng chảy rồi làm lạnh nhanh chóng. Nhiệt độ, thời gian làm nóng và làm mát phải được thực hiện trong một quy trình chính xác.

Trong quá trình đun nóng người ta cho vào đó những chất để làm cho cát nóng chảy nhanh hơn và những chất khiến cho thủy tinh không bị giòn và dễ vỡ, đồng thời quy trình này sẽ làm cho thủy tinh trở thành một chất vô định hình (không phải chất lỏng cũng không phải là chất rắn).

Tức là khi cát nóng chảy, các phân tử của nó sắp xếp ngẫu nhiên và việc làm lạnh nhanh chóng khiến các phân tử bị đông đặc nhưng vẫn giữ lại cấu trúc sắp xếp không theo trật tự ở trạng thái lỏng khiến nó trở nên trong suốt. Do vậy nên mặc dù ở trạng thái rắn, thủy tinh vẫn giữ đặc tính là trong suốt như chất lỏng. Đồng thời, các hạt electron trong thủy tinh không hấp thụ năng lượng của các photon ánh sáng trong quang phổ nhìn thấy được do đó nó trong suốt trong vùng ánh sáng có thể nhìn thấy.

Ngày nay, người ta có thể sử dụng rất nhiều chất khác nhau để tạo ra thủy tinh. Tùy thuộc vào loại chất và độ tinh khiết của mỗi chất làm ra thủy tinh mà lượng ánh sáng cũng như dạng ánh sáng truyền qua sẽ khác nhau.

Chính vì vậy, người ta có thể pha trộn vào quy trình làm thủy tinh những tạp chất khác nhau để thay đổi tính chất của chúng tùy vào mục đích sử dụng nhằm ngăn cản tia cực tím hay các phần của quang phổ ánh sáng nhìn thấy được như để làm kính râm, các loại cửa kính đục, trong mờ….

Đồng thời, người ta cũng có thể thay đổi các thuộc tính của thủy tinh như lọc ra các bước sóng cụ thể của ánh sáng, làm chậm quá trình làm mát đủ để cho phép các phân tử kết tinh không hoàn chỉnh khiến chúng có thể truyền ánh sáng hay khúc xạ ánh sáng theo các mục đích sử dụng khác nhau như làm tròng mắt kính, kính lúp…