היסטוריית הפיתוח של זכוכית

1.1 מקור הזכוכית העולמית
על פי תיעוד היסטורי רלוונטי, המתוארך לסביבות 3000 עד 2000 לפני הספירה, אנשי מצרים או מסופוטמיה כבר פיתחו טכנולוגיית ייצור זכוכית יחסית בוגרת. ישנה גם אגדה לפיה לפני למעלה מ-3000 שנה, סוחרים פיניקים גילו גבישים שנוצרו על ידי תגובה כימית בין מינרל בשם "סודה טבעית" (יש האומרים סלפטר) לחול קוורץ על החוף תחת פעולת להבות, שהוא הצורה המוקדמת ביותר של זכוכית. הפיניקים, באופן טבעי, לא החמיצו הזדמנויות מסחריות פוטנציאליות. הם ניצלו את התגובה הכימית הזו כדי לייצר כמות גדולה של חול גולמי, חצץ, אפר סודה וחרוזי זכוכית מותכים, שנמכרו בכל מקום. תוך כדי צבירת רווחים רבים, הם גם קידמו את הפופולריות הראשונה של זכוכית בעולם, מה שאפשר למדינות רבות שניהלו יחסי סחר עם הפיניקים לחשוף לראשונה לזכוכית יפה.
כוסות הפיניקים מסוג פיין ופרה נחשבות לחלוצות בתחום כלי הזכוכית. התפתחות הזכוכית הקדומה עברה ארבע תקופות עיקריות: עידן הציוויליזציה העתיקה (בסביבות 3500 לפנה"ס עד 1000 לפנה"ס), עידן הציוויליזציה הקלאסית (בסביבות 100 לפנה"ס עד 500 לספירה), עידן הציוויליזציה של ימי הביניים (בסביבות 500 לספירה עד 1500 לספירה), והרנסנס והתקופה של המאה ה-17 עד המאה ה-19 (בסביבות 1500 לספירה עד 1890 לספירה). לאחר מכן, התגבש בהדרגה המצב החברתי הנוכחי, כאשר זכוכית מיוחדת, זכוכית אמנותית, זכוכית דקורטיבית וזכוכית אדריכלית דומיננטות.
2. יישום זכוכית

2.1 יישום הזכוכית בהיסטוריה
זכוכית שימשה לראשונה לצרכים יומיומיים כגון כוסות זכוכית, בקבוקים וצלחות. המסופוטמיים ייצרו ליבות אדמה, אשר לאחר מכן נעטפו בסרטי זכוכית צמיגה מותכת וטופלו על פני השטח כדי לקבל כלי זכוכית. כלי זכוכית שיוצרו בדרך זו לרוב מקבלים צורה של בקבוק ומשמשים כמיכלים למים או למזון.
הזכוכית המוקדמת ביותר נחשבה כבעלת צבע אחד בלבד, ירוק, מה שהגביל את כיוון היישום שלה. רק מאוחר יותר גילו אנשים שהסיבה לכך שזכוכית מציגה צבע ירוק היא משום שחומרי הגלם המשמשים לייצור זכוכית מכילים כמות קטנה של ברזל, ותרכובות של ברזל דו-ערכי גורמות לזכוכית להיראות ירוקה. לאחר הוספת מנגן דו-חמצני, חל שינוי צבע. שינוי צבע מיוחד ויפה זה לקח את יישום הזכוכית לשלב הבא - מוצרי זכוכית צבעוניים שונים צצו. במיוחד לאחר שהאיטלקים שלטו בטכנולוגיית ייצור פאנלים מתקדמת של זכוכית, זכוכית צבעונית הייתה בשימוש נרחב בזכוכית דקורטיבית של כנסיות, במיוחד באדריכלות כנסייתית בסגנון גותי. כנסיות גותיות מציגות לעתים קרובות מבנה אדריכלי חד וגבוה שנראה כאילו הוא עף כלפי מעלה, מה שהופך את החלון הצרפתי הגבוה לבמה של ויטראז'. אור השמש זורח דרך החלונות הצבעוניים אל תוך הכנסייה הקדושה, מה שהופך את אווירת הכנסייה לחגיגית וקדושה יותר.
לאחר מכן, זכוכית הייתה בשימוש נרחב בתעשיית הבנייה. בשנת 1833 נחשף הבניין הראשון בעולם שנבנה כולו מברזל וזכוכית, חממת Garden des Plantes. בניגוד לכבדותם של מבני אבן, מבני זכוכית יכולים להביא תחושה צלולה וטהורה, אשר זכתה לשבחים רבים במשך זמן מה. דוגמה חיה יותר היא יריד העולם בלונדון (הידוע גם בשם "ארמון הקריסטל") שנבנה בהנהגתו של פקסטון בשנת 1851, וניתן לכנותו מקדש זכוכית.

2.2 זכוכית מודרנית יישומים
בעידן המודרני, השימוש בזכוכית הפך נפוץ יותר. פחית זכוכית ניתן לסווג בפשטות לזכוכית שטוחה וזכוכית מיוחדת. זכוכית שטוחה מחולקת בעיקר לשלושה סוגים: זכוכית שטוחה עם חריצים או ללא חריצים, זכוכית שטוחה בשיטת משיכה שטוחה וזכוכית צפה. לסוגי זכוכית אלה יש יישומים בתעשיית הבנייה והעיצוב, תעשיית הרכב, תעשיית האמנות ואפילו בצבא. על פי הרכבם, ניתן לחלק את הזכוכית לזכוכית קוורץ, זכוכית סיליקה גבוהה, זכוכית סיליקט עופרת, זכוכית סידן נתרן, זכוכית סיליקט אלומיניום, זכוכית בורוסיליקט, זכוכית אשלגן וכו'. לסוגים שונים של זכוכית יש שימושים משלהם, כגון זכוכית סודה ליים, בה ניתן להשתמש בייצור זכוכית שטוחה, כלי זכוכית ונורות; זכוכית סיליקט עופרת משמשת כליבה של צינור ואקום בשל יכולת הרטיבות הגבוהה של המתכת, ומשמשת גם לחסימת קרינה מכיוון שעופרת יכולה לחסום חומרים רדיואקטיביים; זכוכית בורוסיליקט היא הבחירה המועדפת לזכוכית למכשירים ניסויים כימיים בשל חוזקה הגבוה ועמידותה בפני קורוזיה.

3. עתיד הזכוכית
3.1 סיכויי העתיד של זכוכית אמנותית וזכוכית דקורטיבית
תחום עיקרי של יישומים בזכוכית עכשווית הוא זכוכית אמנותית וזכוכית דקורטיבית. הזכוכית השתחררה מכבלי החתירה המוקדמת לפרקטיות והחלה להתפתח לעידון. לאחר שסדנאות הזכוכית צצו כמו פטריות אחרי גשם, החלו לצוץ עוד ועוד מוצרי זכוכית מעודנים, כולל פמוטים מזכוכית, קישוטי זכוכית, פסלי זכוכית ואפילו פסלי זכוכית צבעוניים גדולים. החפצים המשמשים בזכוכית אמנותית נעים בין מכוניות, בניינים ופסלי חצר ועד לוחות שעון קטנים, מסגרות מראות וטלפונים ניידים. זכוכית יכולה לשמש גם כאבן ריינסטון שתחליף יהלומים יקרים. ה"יהלומים" הנראים על אביזרים קטנים כיום הם בעיקר אבני ריינסטון בצבעים שונים העשויות מזכוכית.
ההצעות האישיות שלי לפיתוח עתידי של זכוכית אמנותית הן כדלקמן:
1. זכוכית אמנותית וזכוכית דקורטיבית צריכות להעריך השראה ויצירתיות, לדבוק בעיצובים יצירתיים ייחודיים ולהביא לאנשים חגיגה ויזואלית.
2. אופטימיזציה של מבנה חומרי הגלם של זכוכית אמנותית, הפחתת עלויות להרחבת ייצור זכוכית האמנות.
3. לפתח סטנדרטים בתעשייה כדי להבטיח עיצוב וייצור סטנדרטיים יותר של זכוכית אמנותית, ולמנוע תופעות כגון זיהום חומרי גלם.
4. שילוב היי-טק בתהליך הייצור של זכוכית אמנותית וזכוכית דקורטיבית מעלה את טכנולוגיית ייצור הזכוכית לרמה חדשה ומקדמת טוב יותר את הפיתוח התעשייתי.
הרב-תכליתיות והקומפוזיציה של זכוכית אמנותית וזכוכית דקורטיבית הן דרישות להתאמה למגמות התקופה. לדוגמה, זכוכית דקורטיבית המיוצרת על ידי שילוב של תאים סולאריים עם קירות מסך מזכוכית צבעונית יכולה לא רק לנצל אנרגיה סולארית אלא גם לשמש כקירות שאינם נושאים עומס ולמטרות דקורטיביות, ובכך להרוג שתי ציפורים במכה אחת.

3.2 זכוכית מיוחדת
זכוכית מיוחדת נמצאת בשימוש נרחב בתחומים כמו מכשור, צבא, רפואה, אלקטרוניקה, כימיה ובנייה, לכל אחד מאפיינים משלו. כגון זכוכית מחוסמת (בעלת מקדם חוזק גבוה, לא קלה לשבירה, גם אם היא שבורה, היא לא תיצור חלקיקים חדים שיפגעו בגוף האדם), זכוכית מובלטת (אטומה, משמשת לעתים קרובות במקומות הדורשים טיפול אטום, כגון שירותים), זכוכית רבודה (נפוצה בתעשיית הבנייה, לא קלה לשבירה בעת פגיעה), זכוכית מבודדת (אפקט בידוד קול טוב), זכוכית חסינת כדורים (זכוכית בעלת חוזק גבוה, יכולה לחסום כדורים במהירות נמוכה ולהבטיח בטיחות) וכן הלאה.

זכוכית מיוחדת בעלת רמת בורוסיליקט גבוהה
בנוסף, לסוגים חדשים שונים של זכוכית הנוצרים על ידי שילוב חומרים כימיים שונים יש גם סיכויי יישום רחבים. כולל זכוכית סיליקה גבוהה, זכוכית סיליקט עופרת, זכוכית סידן נתרן, זכוכית סיליקט אלומיניום, זכוכית בורוסיליקט, זכוכית אשלגן ועוד שהוזכרו קודם לכן, זכוכית מתכתית מבוססת ברזל היא גם סוג חדש של זכוכית שמושך כיום תשומת לב. זכוכית מתכתית מבוססת ברזל היא חומר אמורפי המורכב בעיקר מחומרים מתכתיים, ללא פגמי גביש כגון מישורים, מיקומים ונקודות. יש לה תכונות מעולות כגון גמישות גבוהה, חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני פגיעות ועמידות בפני קור וחום, ויש לה סיכויי יישום רחבים בתחום פיתוח הנפט והגז.