رنگ در لعاب و لعاب موضوعاتي هستند که امروزه تحقيقات فراواني بر روي آنها به عمل آورده شده است. امروزه رنگ هاي جديدي بوسيله ي افزودن نانو ذرات در لعاب پديد مي آيد. عموما نانو ذرات نقره و طلا رنگ طلايي بوجود مي آورند. و نانو ذرات مس رنگ قرمز بوجود مي آورند. توضيح در مورد نحوه ي پديد آمدن رنگ در لعاب واقعاً پيچيده تر از نحوه ي پديد آمدن رنگ در شيشه هاست. زيرا لعاب بر روي يک لايه اعمال مي شود و از اين سو نبايد ترانسپارنت باشد. همچنين لعاب يک لايه ي نازک است و در اتمسفر مختلف (کاهنده – اکسيد کننده) بوجود مي آيد از اين دو بررسي عوامل موثر بر تشکيل يک لعاب مشکل است.

لعاب هاي رنگي ( Colored glazes )
 

در لعاب هاي رنگي بايد از پيگمنت هاي سراميکي با پايداري مناسب بهره برد. از اکسيدهاي رنگ زاي ارزان قيمت مي توان براي ايجاد رنگ در محصولات متنوع سفالي بهره برد. البته بسياري از مواد رنگ زا براي لعاب همانهايي هستند که ما براي رنگرزي شيشه از آنها استفاده مي کنيم
اکسيد کبالت يک اکسيد سياه رنگ است اما کمتر از يک درصد وزني از آن در لعاب ايجاد رنگ آبي تيره مي کند (اگر چه در بيشتر موارد از کربنات کبالت استفاده مي شود).
به دليل آنکه در اين گونه لعاب ها بوجود مي آيد، ويسکوزيته ي لعاب تغيير مي کند.
اکسيد کروم که تا 3-2% وزني نيز مي تواند به لعاب افزوده شود به جاي رنگ سبز، رنگهاي زرد، صورتي يا قهوه اي بوجود مي آورد (رنگ قرمز در حضور سرب در ترکيب لعاب اوليه پديد مي آيد. اگر Zn در لعاب اوليه وجود داشته باشد، رنگ لعاب قهوه اي مي شود مگر آنکه سرب ها هم وجود داشته باشد. که در صورت وجود سرب و روي در لعاب اوليه رنگ زرد پديد مي آيد).
که به صورت کربنات به لعاب افزوده مي شود، رنگ لعاب را به صورت قهوه اي در آورده البته اين ماده مي تواند رنگ قرمز، بنفش و حتي سياه نيز توليد کند. که اين تغيير رنگ به درصد سديم موجود در لعاب اوليه بستگي دارد. افزودن Cuo به اندازه ي %2-1 وزني به يک لعاب با سديم بسيار کم سبب پديد آمدن رنگ فيروزه اي مي شود. اين درحالي است که افزودن بيش از 3% از اين رنگ زا باعث پديد آمدن رنگ سبز يا آبي مي شود. اگر درصد Cuo در لعاب افزايش يابد، لعاب ظاهري فلزي مانند مفرغ به خود مي گيرد. اگر لعاب داراي 0.3– 2 درصد وزني Cuo در اتمسفر کاهنده پخت شود، رنگ قرمز مسي پديد مي آيد. اين رنگ به دليل حضور ذرات کلوئيدي CU درلعاب بوجود مي آيد.
اگر يک لعاب رنگ زرد داشته باشد، اين رنگ ممکن است بوسيله ي افزودن Cds يا Cdse بوجود آمده باشد. البته اين نوع افزودني هاي رنگ زا ممکن است رنگ هاي قرمز يا نارنجي را نيز پديد آورند. درصورت حضور سرب در اين نوع لعاب ها ، Pds تشکيل مي شود که باعث سياه شدن لعاب مي شود. زيرکن در صنعت براي کمک کردن به پايدار شدن اين نوع رنگ ها (برپايه ي cd) استفاده مي شود. درحقيقت (زير کن واناديومي آبي رنگ) و (pr,zr) (زير کن پراسئوديومي زرد رنگ) مهم ترين تثبيت کننده هاي مورد استفاده در اين رنگ هاست. هنگامي که اورانيوم به لعاب اضافه شود، به جاي پديد آوردن رنگ زرد کم رنگ، رنگ قهوه اي تيره پديد مي آيد. (اورانيوم در شيشه هاي وازليني توليد رنگ زرد کم رنگ مي کند). البته بسته به ترکيب لعاب ، اورانيوم مي تواند رنگ هاي قرمز يا نارنجي روشن نيز بدهد.

لعاب نمکي ( saltglaze )
 

دراين نوع فرآيند لعاب کاري سفال در کوره هاي با دماي بالا با نمک واکنش مي دهد. در واقع سفالگر نمک را بر روي سفال اعمال مي کند. اين فرآيند هنگامي اتفاق مي افتد که سفال در داخل کوره است. اين فن بوسيله ي سفالگران ايراني وانگليسي در دهه ي 1700 ابداع گشته است. همچنين شما مي توانيد مثال هاي فراواني از فرآيند رنگ آميزي بوسيله ي اکسيدهاي فلزي را در آلمان ببنيد. در اين نوع لعاب ها نمک با رس واکنش داده و تشکيل لايه اي شيشه اي بر روي سطح مي دهد. اين تکنيک دقيقاً فرآيند خوردگي خاک نسوز در دماي بالاست (بوسيله ي سود سوز آور).
واژه ي مينا (enamel) معمولا در هنگامي استفاده مي شود که يک لايه ي لعابي بر روي فلز اعمال مي شود. البته اين واژه در هنگامي که يک لايه لعابي بر روي لعاب اوليه اعمال مي شود نيز استفاده مي شود. بازار مصرف مينا بسيار بزرگ است. اين بازار از لوازم بهداشتي تا جواهر آلات گسترده است.

خوردگي شيشه و لعاب
 

اين تصور وجود دارد که شيشه خنثي است اما بايد بدانيد که اسيد سيتريک و اسيد استيک موجود در غذاها و ميوه ها مي توانند بايون هاي موجود در شيشه واکنش دهند و ترکيبات کمپلکس پديد آورند. با خروج يون هاي قليايي از داخل شيشه يون هاي هيدروژن مثبت جايگزين آنها مي شود. هنگامي که بخواهيم استحکام سطح شيشه را افزايش دهيم بايد يون هاي پتاسيم و سديم مثبت را با ليتيم مثبت ( ) جايگزين کنيم. در شيشه ي آلايش يافته (Stain glass) مي توان يون نقره ي مثبت و مس را جايگزين کرد.
همانند مواد کريستالي ، شيشه ها نيز داراي عيوب کريستالي اند. يکي از چالش هايي که ما با آنها روبرو هستيم محاسبه ي خواص بوجود آمده ازعيوب (مانند نفوذ) در شيشه هاست. زيرا در شيشه ها شبکه ي مرجع وجود ندارد.

انواع شيشه هاي سراميکي
 

همه ي شيشه ها براساس تتراهدرال هاي سيليسي ايجاد نمي شوند؛ واحدهاي ساختاري اين شيشه ها در جدول 1 آورده شده است. برخي از ترکيبات اين شيشه ها نيز در جدول 2 آورده شده است.

شيشه ي سيليکاتي ( سودالايم )
 

اين شيشه ها بر پايه ي هستند. (معمولا اين نوع شيشه ها علاوه بر اين مواد داراي نيز هستند.) اين نوع شيشه نستبا ارزان هستند و داراي دوام خوبي نيز هستند همچنين از اين نوع شيشه به طور فراوان در صنعت بسته بندي و ساختمان استفاده مي شود. ضريب انبساط حرارتي اين نوع شيشه ها ناچيز نيست. همچنين اين نوع از شيشه ها عايق هاي خوبي نيستند. استفاده هاي عمده از اين نوع شيشه در صفحات شيشه اي ،بطري ها ، وسايل غذا خوري و صنعت الکترونيک (حباب لامپ) است. شيشه هاي آلومينو سيليکاتي قليايي (= عنصر قليايي) داراي ضريب انبساط حرارتي پاييني است. اين نوع شيشه داراي دوام و خواص عايق کاري بهتري است. وهمچنين نسبت به ساير شيشه هاي هم گروه استحکام بالاتري دارد. استفاده هاي اين نوع شيشه عبارتست از تيوپ هاي اختراق، حباب هاي لامپ هالوژن و به عنوان بسترهاي صنعت الکترونيک کاربرد دارد.

شيشه ي سربي
 

ترکيب عمومي اين شيشه ها سيليکات هاي قليايي سربي است. در اين نوع شيشه ها Pbo به جاي CaO در شيشه ي سودالايمي قرار گرفته است. اين نوع شيشه داراي مقاومت بالايي است. همچنين ضريب انبساط حرارتي آن بالاست. و دماي نرم شوندگي پاييني دارد. دليل آنکه از اين نوع شيشه ها در توليد ظروف کريستال استفاده مي شود اين است که ضريب شکست اين نوع شيشه بالاست و علاوه بر اين که از اين شيشه ها در ظروف تزئيني استفاده مي شود، از آنها در ساخت تيوپ هاي لامپ، لامپ تصوير تلويزيون و تيوپ هاي ترمومترها استفاده مي شود. در ظروف کريستال انگليسي که به صورت سنتي توليد مي شوند، ميزان Pbo حداقل 30% است. برطبق رهنمود اتحاديه ي اروپا ميزان Pbo بايد بيش از 24 درصد باشد. همچنين بر طبق استاندارد اروپا شيشه هاي کريستال سربي باز يافت نمي شوند. شيشه هاي سربي که براي ساخت حفاظ هاي تابشي استفاده مي شوند ممکن است داراي بيش از 65% Pbo باشند. کاربرد اين گونه شيشه ها در لامپ تصوير تلويزيون است اگر چه شيشه هاي باريمي براي ساخت صفحه و تابلوهاي تلويزيون استفاده مي شود. (تفنگ الکتروني تلويزيون اشعه ي x ساتع مي کند که اين نوع شيشه بايد اين تابش ها را جذب کند.)شيشه هاي سرب – بوراتي مي توانند به عنوان لحيم هاي شيشه اي استفاده شوند. اين نوع شيشه ها داراي در صد کمي است و کاملا خنثي است.
شيشه هاي فيلنيتي (flint glass) داراي تفرق بالايي است. در واقع اين نوع شيشه ها از نوع شيشه هاي سيليکاتي قليايي ـ سربي است که از ذوب سنگ هاي فيلنيتي ساخته شده اند(فيلنيت فرم خالص سيليس است) .لازم به توضيح است که اين نوع سنگ کلسينه شده و به طور فراوان در ساخت بدنه هاي سراميکي استفاده مي شود.

شيشه ي بوراني ( شيشه ي بورو سيليکاتي )
 

شيشه هاي بوروسيليکاتي قليايي به خاطر ضريب انبساط حرارتي کوچکشان ويژه هستند. اين نوع شيشه دوام بالايي داشته و خواص الکتريکي مفيدي دارند. پيرکس (Pyrex) که يک نوع ماده در توليد وسايل پخت و پز است . از جنس بروسيليکات است .شيشه ي بروسيليکاتي به طور وسيع در فرآيندهاي شيميايي استفاده مي شود. برخي از شيشه هاي براتي داراي دماي ذوب پاييني هستند از اين رو آنها را مي توان به همراه ساير شيشه ها استفاده کرد. شيشه ي بروسيليکاتي – زنيکي به شيشه هاي منفعل شهرت دارند. اين شيشه ها مواد قليايي ندارند و از اين رو از آنها مي توان در ساخت اجزاي الکترونيکي سيليسيمي استفاده کرد.

سيليس فيوزد
 

اين نوع شيشه از نوع سيليس خالص است. اين شيشه ها ، شيشه هاي سيليکاتي براي کاربردهاي دما بالا هستند. ضريب انبساط حرارتي اين نوع شيشه ها نزديک به صفر است. اين نوع شيشه ها براي توليد آينه هاي تلسکوپ و زير لايه ها (Substrates) استفاده مي شود. به خاطر داشتن ضريب انبساط حرارتي نزديک به صفر به اين شيشه ها ، شيشه هاي با انبساط حرارتي بسيار پايين (VLE Silica) مي گويند .
شيشه هاي VLE داراي 7 درصد وزني براي توليد لفافه هاي ليتوگرافي نوري (masks photolithography) استفاده مي شود. البته به خاطر دماي بالاي فرآيند شکل دهي اين شيشه ها ؛ مي توان به جاي آنها از شيشه هاي وايکور استفاده کرد.

شيشه ي فسفاتي ( phosphate – glass )
 

شيشه هاي فسفاتي شيشه هاي مهمي هستند زيرا اين نوع شيشه ها خاصيت نيمه رسانايي دارند. يکي از کاربرد اين مواد در ساخت تقويت کننده هاي الکترون (electron multipliers) است . در اين نوع وسايل با استفاده از دپ کردن Er (افزودن ) ، اين تقويت کننده ها ساخته مي شود. کايتون هاي موجود در اين نوع شيشه ها معمولا V و P هستند اما لابراتوار ملي او آ ک ريچ (Oak Ridge National labroatory) يک نوع شيشه ي فسفاتي انديوم – سربي توليد کرده است که داراي ضريب شکست بالايي است. از ويژگي هاي ديگر اين شيشه مي توان به دماي ذوب پايين و خاصيت ترانسپارنتي در برابر گسترده ي وسيعي از طول موج ها را نام برد. به دليل آنکه اين نوع شيشه مي تواند درصد بالايي از عناصر خاکهاي کم ياب را در خود حل کنند، از آنها در توليد وسايل نوري اکتيو مانند آمپلي فايرهاي فيبر اپتيک و ليزرها استفاده مي شود. شيشه هاي فسفاتي دپ شده با Nd در ليزرهاي حالت جامد استفاده مي شوند. ترکيب شيميايي نمونه وار از اين نوع شيشه عبارتست از است. که در صد Nd بين O.2-2.O درصد مولي است.

شيشه ي چالکوژيندي ( Chalcogenide glass )
 

اين نوع شيشه براساس Se,As و Te بوجود مي آيد. اين شيشه ها نور فرو سرخ را از خود عبور مي دهند و نيمه رسانا هاي غير اکسيدي هستند. از اين نوع شيشه در وسايل و لنزهاي الکترونيکي ويژه استفاده مي شود. در اين وسايل هنگامي که ولتاژ اعمالي به آنها از ميزان بحراني فراتر رود، به طور ناگهاني تغيير رسانايي رخ مي دهد. کاربرد اين نوع شيشه ها بسيار خاص است زيرا اين شيشه ها دوام پاييني داشته و دماي نرم شوندگي شان پايين است.

شيشه ي فلورايدي ( fluoride glass )
 

عموماً شيشه هاي هاليدي بر پايه ي را شيشه هاي فلورايدي مي گويند. کاربرد اين نوع شيشه ها در وسايل همسو کننده نوري (optical waveguides) است. و درجاهايي که قيمت توجيه پذير باشد استفاده مي شوند.

شيشه ي طبيعي
 

اين مسئله که شيشه در طبيعت بوجود مي آيد حتي اين پديده يک امر نسبتاً معمولي است، باعث شگفتي بسياري از مردم مي شود. تکتيت ها (tektites) درهنگام برخورد شهاب سنگ ها به زمين و در دهانه ي حاصله از برخورد شهاب سنگ پديد مي آيند. مولد اويت (Moldavite) نيز يک شيشه ي سبز رنگ است که در مولداوي (Moldavia) يافت مي شود . فولگلاريت (fulgarite) نيز تيوپ هاي شکننده از شيشه هستند که در هنگام برخورد برق آسمان به خاکهاي ماسه اي پديد مي آيد. ابسيديان (obsidian) نيز يک نوع شيشه است که در جريان هاي آتش فشاني تشکيل مي شود. رنگ سياه رنگ اين نوع شيشه به خاطر ناخالصي پديد مي آيد. در طي دوره ي پارينه سنگي از ابسيديان در ساخت وسايل استفاده مي شده است. سنگ پا (Pamice) يکي ديگر از شيشه هايي است که از فوران هاي آتش فشاني تشکيل مي شود. اين ماده مي تواند تخلخل هاي فراواني داشته باشد. (درصورتي که ماده ي اوليه ي تشکيل دهنده ي آن داراي مواد گازي فراواني باشد). سنگ پا شکل متخلخل ابسيديان است.
منبع انگليسي مقاله : Ceramic Materials/by:C.Barry Carter .M. Grant Norton