شیشه

یک گوی شیشه‌ای.
گلدان شیشه‌ای اثر امیل گاله
شیشه یک جامد اریخت (غیر بلوری) است که می‌تواند رفتار انتقالی از یک جامد سخت و شکننده به یک ماده مذاب لاستیک شکل و برعکس داشته باشد. این رفتار که انتقال شیشه نام دارد در محدوده مواد بی‌ریخت یا بی‌ریخت‌های نیمه‌بلوری دیده می‌شود.
در حدود ۱،۵۰۰ پیش از میلاد، بطری‌های شیشه‌ای برای نخستین بار در مصر مورد استفاده قرار گرفت.
روش‌های تولید آثار شیشه‌ای در گذشته عبارتند از : ۱- استفاده از قالب گل رس (سفالی) ۲- استفاده از قالب گلی ۳- روش موزاییکی۴- روش تراش ۵- روش دمیدن آزاد ۶-روش دمیدن قالب
واژه
واژه شیشه از پارسی میانه و از واژه شیشای گرفته شده‌است.
ویژگی‌ها
شیشه‌ها معمولا ترد و در برابر نور شفاف‌اند. پرکاربردترین گونه شیشه، شیشه آهک سوددار است که از نزدیک به ۷۵٪ سیلیسیم دی‌اکسید (SiO ۲ ) و سدیم اکسید (Na ۲ O) که از نمک سدیم به دست می‌آید، آهک (CaO) و چند افزودنی جزئی به دست می‌آید. نام شیشه معمولا برای اشاره به این‌گونه از آن است.
شیشه‌های سیلیکاتی و کاربرد آن
شیشه‌های سیلیکاتی بیشتر شفاف‌اند از این رو کاربرد فراوانی دارند از آن جمله می‌تواند به کاربرد فراوان آن‌ها در صنعت ساختمان و در و پنجره‌های شیشه‌ای اشاره کرد. هرچند امروزه بیشتر از آن به عنوان روکش مواد دیگر استفاده می‌شود چون می‌تواند هر شکلی را به خود بگیرد. کاربرد دیگر شیشه، استفاده سنتی آن به عنوان کاسه، گلدان، بطری و … است. اگر شیشه صلب‌تر باشد در تولید تیله، تسبیح و وسایل تزئینی شیشه‌ای کاربرد پیدا می‌کند. شیشه می‌تواند بازتابنده یا شکننده نور باشد این ویژگی‌ها می‌تواند با برش یا جلا به دست آید و در تولید عدسی، منشور یا ظرف‌های بلوری کاربرد داشته باشد. همچنین با کمک نمک‌های فلزی می‌توان به شیشه رنگ داد یا آن را رنگ‌آمیزی کرد. این توان باعث کاربرد فراوان شیشه در کارهای هنری و شیشه‌های رنگی شد. شیشه با اینکه شکننده است اما بسیار پایدار است، عمر برخی از شیشه‌های یافت شده به دوران آغازین ساخت شیشه بازمی‌گردد.
تعاریف مختلف شیشه در دانش
تعریف شیشه در دانش متفاوت است، شیشه به هر جامدی گفته می‌شود که هیچ ساختار بلوری ندارد (مانند جامد بی‌ریخت) و در برابر گرما و مذاب شدن رفتاری مانند انتقال شیشه از خود نشان می‌دهد. این‌گونه شیشه می‌توان گفت از مواد گوناگونی به‌دست می‌آید مانند آلیاژ فلزها، گدازه‌های یونی (یون ذوب شده)، محلول آبی، مایع‌های مولکولی و بسپارها. در بسیار کاربردها (بطری، محافظ‌های چشمی)، شیشه‌های بسپاری (شیشه اکریلیک)، پلی‌کربنات، پلی‌اتیلن ترفتالات گزینه سبک‌تری نسبت به شیشه‌های سیلیکاتی‌اند.
تعریف فرهنگ معین: شیشه جسمی است شفاف و حاکی ماورا و شکننده و مخلوطی است از سیلیکات‌های قلیایی. این اجسام را در کوره و در قالب می‌ریزند. شیشه دارای شکل هندسی نیست و در نتیجه می‌توان آن را به شکل دلخواه درآورد اما ساده‌ترین تعریف از شیشه آن است که شیشه مایعی است سفت شده که در ساختار آن هیچ نوع بلوری وجود ندارد.
کوره‌های ذوب شیشه
رایج‌ترین کوره‌های مورد استفاده برای تهیه شیشه کوره‌های تانکی است. طول این نوع کوره در حدود ۴۰ متر و پهنای آن در حدود ۱۲ متر می‌باشد. کار این کوره‌ها پیوسته بوده و با جلو رفتن مواد همیشه جا برای تغذیه مجدد کوره آماده می‌گردد. مواد نسوز داخل کوره‌های ذوب شیشه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد و باید در مقابل سایش دارای مقاومت بالایی باشند زیرا مواد داخل کوره به شدت جداره کوره را در مقابل سایش قرار می‌دهند. عمر مواد نسوز کوره‌های ذوب شیشه حداکثر ۴ سال می‌باشد. ظرفیت این کوره‌ها تقریبا حدود ۱۵۰۰ تن است. دستگاه‌های شکل دادن شیشه به انتهای شیشه متصل است. پس از آنکه مواد اصلی شیشه و درصد آن‌ها به دقت تعیین شد و مواد زائد آن جدا گردید مواد را وارد کوره می‌نمایند زیرا تغییر جزئی مواد روی خواص شیشه مخصوصا روانی و شکل‌دادن و کارایی بعدی آن تاثیر زیادی دارد. مواد که وارد کوره شد به تدریج جلو رفته گرم‌تر می‌شود. در حرارت حدود ۱۰۰ درجه آب فیزیکی خود را از دست می‌دهد و در حرارت حدود ۶۰۰ درجه کربنات سدیم و کربنات کلسیم مخلوط می‌شوند و در حرارت ۹۰۰ درجه کربنات سدیم با سیلیس ترکیب می‌شود، در ۱۰۰۰درجه متا سیلیکات کلسیم تشکیل می‌شود و در حرارت ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه ذوب و پالایش شیشه درون کوره پایان می‌یابد ولی در این حرارت شیشه روان بوده و دارای ویسکوزیته‌ای بسیار پایین می‌باشد که کار کردن روی آن غیرممکن می‌باشد. برای کار کردن روی شیشه باید مواد را به حالت خمیری در بیاوریم. برای این کار حرارت شیشه را پایین آورده و به حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسانند.
شیشه‌های سیلیکاتی
مواد سازنده
سیلیسیم دی‌اکسید (با ترکیب شیمیایی SiO ۲ ) پایه‌ای‌ترین ماده سازنده شیشه است. در طبیعت، در اثر برخورد آذرخش با ماسه واکنش شیشه‌شدگی کوارتز رخ می‌دهد که در نتیجه آن یک ساختار توخالی (لوله‌ای) ریشه مانند، به نام سنگ آذرخشی پدید می‌آید.
سنگ آذرخشی
شیشه سیلیسی که در درجه نخست از سیلیس ساخته شده‌است به دلیل داشتن دمای انتقال بالای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد، برای کاربردهای ویژه‌ای مورد نیاز است اما برای عموم چندان کاربرد ندارد به همین دلیل چند ماده خام دیگر هم به ترکیبات آن افزوده می‌شود تا فرایند ساخت را آسان‌تر کند. یکی از این مواد سدیم کربنات (Na ۲ CO ۳ ) است که دمای انتقال شیشه را پایین می‌آورد. سدیم کربنات باعث می‌شود تا شیشه در آب قابل حل شود، برای جلوگیری از این ویژگی مقداری آهک (اکسید کلسیم CaO) که از سنگ آهک به دست می‌آید، به همراه اکسید منیزیم (MgO) و آلومینا (Al ۲ O ۳ ) به آن افزوده می‌شود تا شیشه پایداری بیشتری پیدا کند. شیشه در نهایت از ۷۰ تا ۷۴ درصد وزنی سیلیس ساخته شده‌است و شیشه آهک سوددار نام دارد. این‌گونه از شیشه ۹۰ درصد از شیشه تولیدی را دربرمی‌گیرد.
بیشتر شیشه‌های در دسترس مواد خام دیگری هم دارند تا ویژگی‌های آن‌ها اندکی تغییر کند برای نمونه شیشه کریستال و برخی گونه‌های بلور، نسبت به شیشه‌های معمولی درخشان‌تراند چون دارای ضریب شکست، پاشش نوری و بازتاب بالاتری‌اند. افزودن باریم باعث افزایش ضریب شکست می‌شود. دی‌اکسید توریم به شیشه ضریب شکست بالا و پاشش نوری پایین می‌دهد درگذشته از این‌گونه شیشه در ساخت عدسی‌های با کیفیت بالا بهره برده می‌شد اما به دلیل واپاشی هسته‌ای کاربرد آن متوقف شد و با اکسید لانتان جایگزین شد. افزودن آهن به شیشه باعث می‌شود تا شیشه بتواند انرژی فروسرخ را جذب کند این ویژگی در فیلترهایی که باید گرما را جذب کنند مانند نورافکن‌های فیلم‌برداری مورد نیاز است. همچنین اکسید سریم (IV) باعث می‌شود تا شیشه طول موج‌های فرابنفش را جذب کند.
در ادامه فهرستی از پرکاربردترین شیشه‌های سیلیسی، مواد سازنده و کاربرد آن‌ها آمده‌است:
شیشه سیلیسی : سیلیس (SiO ۲ ). دارای انبساط گرمایی بسیار پایین، بسیار سخت و پایدار در برابر دماهای بالا (۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد) و مقاوم‌ترین در برابر سرد و گرم شدن. این شیشه مناسب کار در دماهای بالا است مانند: لوله‌های کوره، بوته‌های آهنگری (ذوب فلزات) و …
شیشه آهک سوددار : ۷۲٪ سیلیس + ۱۴٫۲٪ اکسید سدیم (Na ۲ O) + منیزیم ۲٫۵٪ + آهک ۱۰٫۰٪ + آلومینا ۰٫۶٪. شفاف، به آسانی شکل می‌پذیرد و بهترین گزینه برای شیشه پنجره است. انبساط گرمایی بالایی دارد و پایداری کمی در برابر گرما (۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد). کاربرد در پنجره، ظرف‌های شیشه‌ای، حباب روشنایی (لامپ) و شیشه لوازم دکوری موجود در خانه مانند شیشه میز و …
شیشه سدیم بوروسیلیکات، پیرکس : ۸۱٪ سیلیس + ۱۲٪ اکسید بور + اکسید سدیم ۴٫۵٪ + آلومینا ۲٫۰٪. پایدارتر از شیشه پنجره در برابر انبساط گرمایی است و به عنوان شیشه‌های آزمایشگاهی، شیشه‌های آشپزی، چراغ خودرو و … کاربرد دارد. شیشه بوروسیلیکات (مانند پیرکس) هم همین مواد خام اکسید بور و سیلیس را دارد دارای ضریب انبساط گرمایی نسبتا پایینی است (۳٫۲۵/°C برای پیرکس در مقایسه با ۹/°C برای شیشه آهک سوددار ) به همین دلیل ابعاد آن‌ها بسیار پایدار است و البته به دلیل انبساط گرمایی کمتر دچار تنش می‌شوند در نتیجه در برابر گرمای ناگهانی کمتر آسیب پذیرند. کاربرد آن‌ها در وسایل آشپزخانه، ابزارهای نوری و شیشه‌های نگهدارنده دارو و مواد شیمیایی است.
شیشه بلور : سیلیس ۵۹٪ + اکسید سدیم ۲٫۰٪ + اکسید سرب ۲۵٪ + اکسید پتاسیم ۱۲٪ + آلومینا ۴٪ + اکسید روی ۱٫۵٪. دارای ضریب شکست بالا، بسیار درخشان دیده می‌شوند؛ ویژگی کشسانی بالایی دارند و می‌توان از آن‌ها ابزارهای شیشه‌ای حلقه مانند درست کرد. در کارخانه‌ها کاربرد دارند اما پایداری چندانی در برابر گرما ندارند.
شیشه آلومینوسیلیکات : سیلیس ۵۷٪ + آلومینا ۱۶٪ + اکسید بور ۴٪ + اکسید باریم ۶٪ + اکسید منیزیم ۷٪ + آهک ۱۰٪. کاربرد فراوان در ساخت فایبرگلاس، ساخت شیشه‌های مقاوم شده با پلاستیک (قایق، چوب ماهیگیری و …) و حباب لامپ‌های هالوژن.
شیشه اکسیدی : آلومینا ۹۰٪ + اکسید ژرمانیم ۱۰٪. شیشه‌ای بسیار شفاف؛ کاربرد در خط‌های شبکه فیبر نوری، در یک کیلومتر طول تنها ۵٪ از شدت نور از دست می‌رود.
یک شیشه طبیعی که در اثر برخورد شهاب‌وار پدید آمده‌است، بوهم
ماده سازنده دیگر برای شیشه، شیشه‌های بازیافت شده است. این شیشه‌ها در مواد خام و انرژی صرفه جویی می‌کنند اما ناخالصی‌های موجود در آن‌ها می‌تواند باعث ضعف محصول شود. عامل‌هایی مانند سدیم سولفات، سدیم کلرید یا تری‌اکسید آنتیموان به شیشه افزوده می‌شوند تا شمار حباب‌های هوای موجود را کم کنند.
ویژگی‌های فیزیکی
همچنین ببینید: فهرست ویژگی‌های فیزیکی شیشه
ویژگی‌های نوری
کاربرد شیشه به عنوان عدسی
مهم‌ترین دلیل تولید شیشه ویژگی شفاف بودن آن در برابر طول موج‌های مرئی است نقطه مقابل شیشه مواد چندبلوری است که نور مرئی را از خود عبور نمی‌دهند. سطح شیشه معمولا هموار است چون هنگام تشکیل، مولکول‌های بسیار سرد شده مایع دیگر مجبور نیستند هندسه بلورهای سخت را به خود بگیرند بلکه نیروی کشش سطحی باعث شکل گرفتن آن‌ها می‌شود و به صورت میکروسکوپی سطحی هموار بدست می‌آید. این ویژگی‌ها باعث شفافیت و درخشندگی شیشه می‌شود و حتی در شیشه‌های رنگی (که نور را جذب می‌کنند) هم قابل مشاهده است.
شیشه این توان را دارد تا نور را بشکند، آن را بازتاب کند و بدون اینکه نور دچار پراکندگی شود برپایه نورشناسی هندسی آن را از خود بگذراند. این ویژگی‌ها در ساخت عدسی و پنجره مورد نیاز است. شیشه‌های معمولی ضریب شکستی نزدیک به ۱٫۵ دارند. بر پایه معادله‌های فرسنل، بازتاب یک ورق شیشه در محیط معمولی و در هوا، نزدیک به ۴٪ در یکای سطح است و گذر نور از آن برای یک جزء (دو روی سطح) نزدیک به ۹۰٪ است. کاربرد دیگر شیشه در الکترونیک نوری است برای نمونه فیبر نوری.
دیگر ویژگی‌ها
در فرایند تولید شیشه سیلیسی این امکان وجود دارد که آن را مذاب کرد، در قالب ریخت و دوباره از قالب بیرون آورد و از هندسه صاف و ساده تا شکل‌های پیچیده به آن بخشید. محصول نهایی شکننده و آسیب‌پذیر خواهد بود مگر اینکه لایه لایه بر روی آن کارهای ویژه صورت گیرد. اما به هر حال ماندگاری شیشه در بیشتر شرایط بسیار بالا است، بسیار آهسته دچار خوردگی و فرسایش می‌شود و در برابر واکنش‌های آب و حمله‌های شیمیایی پایدار است به همین دلیل مناسب‌ترین گزینه برای نگهدارنده‌های مواد شیمیایی و خوراکی است.
تولید امروز
پس از آنکه مواد خام شیشه و درصد هر یک از آن‌ها بدست آمد، این مواد به کوره برده می‌شود. تولید انبوه شیشه آهک سوددار از مذاب کردن مواد اولیه در کوره‌های گازی به دست می‌آید. کوره‌های کوچکتر مانند ذوب‌کننده‌های الکتریکی یا کوره‌های دیگ مانند هم وجود دارند که برای شیشه‌های ویژه بکار می‌روند. پس از ذوب و یکدست کردن مخلوط و از بین بردن حباب‌های کوچک هوا، شیشه شکل می‌گیرد. شیشه‌های تخت در و پنجره و کاربردهای مانند آن از راه فرایندی به نام شیشه شناور ساخته می‌شوند. این فرایند در سال‌های ۱۹۵۳ تا ۱۹۵۷ از سوی آلستر پیلکینگتن و کنث بیکرستف ارائه شد. آن‌ها شیشه را در یک حمام قلع مذاب به صورت لوله‌ای و پیوسته دور خود می‌پیچیدند و شیشه در این حمام شناور بود و از بالا برای اینکه سطح همواری بر رویش تشکیل شود آن را در برابر فشار نیتروژن قرار می‌دادند. بطری‌ها و ظرف‌های شیشه‌ای معمول از راه دمیدن و فشار بدست می‌آیند. البته علاوه بر این روش‌ها، راه‌های دیگری هم برای تولید شیشه وجود دارد.
شیشه در هنر امروز
پس از آنکه شیشه شکل دلخواه را به خود گرفت آن را به آرامی سرد می‌کنند تا تنش‌های حرارتی موجود از بین برود. ترمیم سطح، لایه لایه کردن و پوشاندن سطح شیشه با یک ماده ویژه همه از فرایندهای شیمیایی است که در ادامه ساخت شیشه قرار دارد این فرایندها برای بالا بردن پایداری و مقاومت شیشه (مانند شیشه ضد گلوله) یا دادن برخی ویژگی‌های نوری به آن (مانند شیشه ضد انعکاس) دنبال می‌شوند.
رنگ
با افزودن برخی یون‌های الکتریکی که به صورت یکنواخت در شیشه پراکنده می‌شوند یا با پراکنده کردن دانه‌های بسیار ریز در شیشه (مانند شیشه فتوکرومیک) می‌توان شیشه‌های رنگی بدست آورد. شیشه آهک سوددار اگر نازک باشد در چشم معمولی بی‌رنگ به نظر می‌آید. افزودن اندکی ناخالصی اکسید آهن (II) تا ۰٫۱ درصد وزنی، رنگ سبز کمرنگ به شیشه می‌دهد که در شیشه‌های ضخیم‌تر یا با کمک ابزارهای نوری این رنگ به خوبی دیده می‌شود. اما رنگ سبز پررنگ مانند بطری‌های سبز رنگ از افزودن اکسید آهن (II) و اکسید کروم (III) بدست می‌آید. گوگرد به همراه کربن و نمک‌های آهن، باعث بدست آمدن پلی سولفید آهن و تولید شیشه‌های کهربایی با بازه رنگ زرد تا نزدیک به سیاه می‌شود. اگر اندکی دی‌اکسید منگنز به شیشه‌ای که با آهن سبز شده‌است افزوده شود، رنگ سبز آن از میان می‌رود. این ویژگی‌ها در کارگاه‌های هنری بسیار کاربرد دارد برخی شیشه‌ها را به صورت رنگی خریداری می‌کنند و برخی خودشان به مواد خام رنگ اضافه می‌کنند.
شیشه سبز
اگرچه طیف رنگ سبز، در شیشه‌های شفاف وجود دارد، اما سبزهای عمیق‌تر می‌توانند با افزودن اکسید آهن (II) تولید شوند؛ که به سبکی شیشه‌ای مایل به سبز می‌شود. اکسید آهن به همراه کروم، رنگ سبز سیرتری تولید می‌کند، که برای تولید شیشه‌های شراب نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با اضافه کردن کروم، رنگ سبز، تیره‌تر خواهد شد. اکسید آهن به همراه اکسید قلع و آرسنیک نیز باعث تولید شیشه سبز زمردی می‌شود.
شیشه آبی
در قرون وسطی، شیشه آبی با اضافه کردن کبالت، با غلظت ۰٫۰۲۵٪ تا ۰٫۱٪ در سدیم آهک به دست می‌آمد. افزودن اکسید مس با غلظت ۲–۳٪، رنگ فیروزه‌ای تولید می‌کند. همچنین افزودن نیکل، در غلظت‌های مختلف، باعث به وجود آمدن رنگ‌های آبی، بنفش یا سیاه می‌شود.
شیشه قرمز
طلا، در غلظت‌های بسیار کم (حدود ۰٫۰۰۱٪)، شیشه‌ای به رنگ روبی (“طلای روبی”) تولید می‌کند. حتی در غلظت‌های پایین‌تر، قرمز ملایم‌تری تولید می‌شود. رنگ توسط اندازه و نوع پراکندگی ذرات طلا ایجاد می‌شود. مس فلزات خالص، یک شیشه قرمز بسیار تیره و مات را تولید می‌کند. این روش در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم به‌طور گسترده‌ای مورد توجه قرار گرفت و برای آثار تزئینی که نیاز به سند بلاست و حکاکی داشتند مورد استفاده قرار گرفت. سلنیوم یکی دیگر از مواد افزودنی مهمی است که برای ایجاد شیشه صورتی و قرمز مورد استفاده قرار می‌گیرد. هنگامی که سلنیوم با سولفید کادمیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد، رنگ قرمز درخشان قرمزی به نام سلنیوم روبی تولید می‌شود.
شیشه زرد
ترکیبات نقره (به ویژه نیترات نقره) به عنوان ماده اصلی برای تولید رنگ شیشه زرد هستند. این ترکیبات می‌توانند طیف رنگی از نارنجی مایل به قرمز تا زرد را تولید کنند. روش حرارت دهی و سرد کردن شیشه می‌تواند به‌طور قابل توجهی بر رنگ‌های تولید شده توسط این ترکیب‌ها اثرگذار باشد. اضافه کردن گوگرد، همراه با نمک‌های کربن و آهن، برای تولید پلی سولفیدهای آهن استفاده می‌شود و می‌تواند شیشه‌های زردرنگ را از طیف زرد تا تقریبا سیاه به وجود آورد. با کلسیم یک رنگ عمیق زرد می‌توان تولید کرد. اضافه کردن تیتانیوم شیشه زرد قهوه‌ای تولید می‌کند. تیتانیوم به ندرت به تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و اغلب برای تشدید و روشن کردن سایر مواد افزودنی استفاده می‌شود. کادمیوم همراه با گوگرد نیز رنگ زرد عمیقی تولید می‌کند که اغلب در لعاب استفاده می‌شود. این در حالی است که کادمیوم ماده‌ای سمی است. اورانیوم (۰٫۱٪ تا ۲٪) می‌تواند برای تولید شیشه‌ای به رنگ فلورسنت زرد یا سبز اضافه شود. شیشه اورانیوم به‌طور معمول به اندازه کافی رادیواکتیو نیست که خطرناک باشد، اما اگر به پودر تبدیل شود، می‌تواند سرطان زا باشد. به‌طور مثال، ساب زدن این نوع شیشه و استنشاق آن خطرناک است. اگر اورانیوم با مقدار زیادی از سرب ترکیب شود، شیشه‌ای به رنگ قرمز سیر تولید می‌کند.
شیشه بنفش
منگنز رنگ ارغوانی در شیشه ایجاد می‌کند. منگنز یکی از قدیمی‌ترین افزودنی‌های شیشه‌ای است و شیشه منگنز بنفش از زمان مصر باستان مورد استفاده قرار گرفته‌است. نیکل، با توجه به غلظت، آبی، بنفش یا حتی شیشه سیاه تولید می‌کند. کریستال سرب نیز با افزودن نیکل، باعث تولید رنگ ارغوانی می‌شود.
ظرف شیشه‌ای رنگی اثر دیوید پاچن
پیشینه
نخستین شیشه‌ای که پدید آمده همان شیشه‌هایی بوده که در طبیعت به ویژه در منطقه‌های آتشفشانی بوجود آمده‌است، شیشه ابسیدین احتمالا توسط مردمان دوران سنگی استفاده می‌شده و به دلیل محدودیت منابع آن و نیازی که به ابزارهای برنده وجود داشته، به گستردگی در سراسر جهان آن روزگار، داد و ستد می‌شده‌است. به هر روی، باستان شناسان بر این باورند که احتمالا نخستین شیشه در ناحیه ساحلی سوریه امروز، میان‌رودان یا مصر باستان ساخته شده‌است. شیشه در حدود ۳۶۰۰ سال پیش از میلاد در مصر ساخته شده‌است. شیشه‌های کهن نور را از خود عبور نمی‌دادند و به علت نا خالصی‌های موجود در آن‌ها، رنگی به نظر می‌رسیدند. کهن‌ترین شیشه‌ای که تاکنون پیدا شده، خرمهره‌ای مربوط به نیمه هزاره سوم پیش از میلاد است و احتمالا به صورت تصادفی در هنگام فلزکاری (سرباره) یا ساختن سفال، پدید آمده‌است.
شیشه به عنوان یک ابزار تجملاتی باقی‌ماند و فروپاشی‌ها و رویدادهایی که در پایان عصر برنز رخ داد باعث توقف گسترش شیشه شد. گسترش بومی روش‌های ساخت شیشه در آسیای جنوبی در حدود ۱۷۳۰ پیش از میلاد آغاز شد. در چین باستان ساخت شیشه نسبت به سرامیک و فلز احتمالا آغاز دیرتری داشته. در امپراتوری روم، ابزارهای شیشه‌ای در منطقه‌های مسکونی، صنعتی و مراسم خاکسپاری پیدا شده‌است.
دیوار پرده‌ای
دیوار شیشه‌ای، موزه شیشه فرانسه
شیشه به صورت گسترده در قرون وسطی کاربرد داشته‌است. از سده ۱۰ ام به این سو، شیشه به صورت رنگی در معماری اسلامی جایگاه ویژه‌ای یافت و سپس در کلیساهای معمولی و جامع مورد استفاده قرار گرفت. کلیسای سن-دنی و کلیسای جامع شارتر دو نمونه شناخته شده این کاربرد است. تا سده ۱۴ ام میلادی معماران به استفاده از شیشه‌های رنگی برای ساختمان‌ها روی آوردند مانند بنای سن-شپل در پاریس (۱۲۰۳ تا ۱۲۴۸) با آغاز رنسانس و دگرگونی معماری کاربرد شیشه‌های رنگی بزرگ کم شد و کاربرد آن در خانه‌های مردمی بیشتر شد. با پیشرفت دانش و فن این شیشه‌ها ارزان‌تر شدند و کاربرد آن‌ها همگانی‌تر و البته امکان تولید ارزان آن‌ها در قالب‌های بزرگ فراهم شده بود. در سده ۱۹ ام میلادی و همراه با معماری گوتیک نوین، نگاه تازه‌ای به شیشه‌های رنگی شد.
در سده ۲۰ میلادی گونه‌های تازه‌ای از شیشه به صورت لایه لایه‌ای، مسلح (مقاوم‌سازی شده) و آجری به بازار آمد که کاربرد شیشه در ساختمان‌سازی را افزایش داد. ساختمان‌های چند طبقه بیشتر از دیوار پرده‌ای که تقریبا به تمامی از شیشه است، ساخته شده‌اند. در آغاز شیشه به دلیل نداشتن واکنش با آب و به عنوان ظرف کاربرد داشت اما در پایان سده میانی ویژگی‌های نوری آن بیشتر مورد توجه قرار گرفت و تولید عدسی، ابزارهای ستاره‌شناسی و پس از آن ابزارهای پزشکی و دانش، گسترش یافت.
در سده ۱۹ میلادی در روش‌های باستانی تولید شیشه، به ویژه شیشه‌های نقش برجسته دگرگونی‌هایی پدید آمد. این تغییر روش برای نخستین بار از زمان امپراتوری روم پدید می‌آمد و بیشتر در طرح‌های نوکلاسیک دیده می‌شد. در جنبش هنر نو از این شیشه‌ها به فراوانی بهره برده شد. با گذشت زمان کم‌کم کارگاه‌های کوچک شیشه‌های هنری در همه جا دیده شد.
شیشه در ایران
قدیمی‌ترین شیشه طبیعی در ایران متعلق به هزاره دوم پیش از میلاد است. نمونه‌هایی از هزاره دوم تا مقارن میلاد مسیح شامل عطردان‌ها، النگوها، تندیس‌ها و کاسه‌ها و تنگ‌های متعدد به‌دست آمده‌است. در حفاری‌های چغازنبیل مربوط به دوره پیش از تاریخ، بطری‌هایی شیشه‌ای یافت شده‌است، که نشان از وجود شیشه در عیلام کهن دارد.
از تمدن مارلیک مهره‌های شیشه‌ای که عمر آن‌ها به ۳۴۰۰ سال پیش می‌رسد، پیدا شده‌است. همچنین ظروف شیشه‌ای مایل به شیری در کاوش‌های لرستان به‌دست آمده‌است. از زمان هخامنشیان آثار شیشه‌ای در دست نیست.
کاربرد شیشه در دوره اسلامی به اوج خود رسید. در شهرهای بزرگ آن روزگار از جمله دمشق و قاهره کارگاه‌های زیادی به ساخت شیشه اشتغال داشتند و فنون بسیاری در ساخت شیشه کشف شد که بعدها شیشه گران ونیز و فلورانس از آن استفاده کردند. در دوره سلجوقی و تا زمان هجوم مغول، افزارها و ظروف‌های بسیار زیبای شیشه‌ای از کوره‌های شیشه‌گری گرگان بیرون می‌آمد که به نازکی کاغذ و گاه مینایی و گاه تراشیده و کنده‌کاری شده‌است. روزگار سلجوقی اوج صنعت شیشه‌گری در ایران محسوب می‌شود. که تحت تاثیر شیشه گری دمشق بود. فراورده‌های شیشه‌ای این دوران بیشتر شامل ظروف کوچک و بزرگ، عطردان‌های بسیار ظریف، جام‌ها و گلدان‌هایی با فرم‌ها و اندازه‌های متنوع و اشیاء تزئینی کوچک به‌شکل حیوانات و … است. در دوره مغول در ایران رونق شیشه‌سازی از میان رفت و در عوض در این عهد سفالگری و کاشی‌کاری رونق یافت.
در دوره تیموری رواج شیشه‌گری قابل توجه‌است. شیشه‌گرانی از قاهره و دمشق به ایران آمدند و مشابه شیشه‌های آنجا به ایران آمد. در این دوره دو شهر سمرقند و شیراز از مراکز عمده شیشه‌سازی در ایران بودند. از این زمان به بعد این هنر روی به انحطاط نهاد تا زمان شاه عباس که با ساختن چراغ‌های مساجد و بطری‌ها این هنر دوباره زنده شد. شاه‌عباس شیشه‌گران ونیزی را که در این دوران به مهارت بالایی رسیدند، برای احیای این صنعت به ایران آورد. در نتیجه شیشه‌گری در دوره صفوی رونق دوباره یافت. گاه شیشه را با دمیدن به درون قالب می‌ساختند و گاه شیشه را می‌تراشیدند تا به‌شکل جواهر در آید یا نقوشی روی آن می‌کندند؛ و گاهی نیز شیشه را با نقوش درخشان، مینایی و طلایی می‌کردند. در این دوره کارگاه‌های شیشه‌سازی در شهرهای مختلف ایران از جمله اصفهان، شیراز و کاشان دایر شد.
در فاصله بین سلطنت سلسله صفویه و قاجاریه هنر و صنعت شیشه‌گری در ایران از لحاظ سیر تکاملی پیشرفتی نداشته‌است و تا اواخر سلسله قاجاریه و بعد از آن به‌تدریج ضعیف‌تر شده‌است. با ورود شیشه به قیمت ارزان‌تر و مرغوب‌تر به بازار ایران، کم‌کم این صنعت رو به انحطاط نهاد.
دیگر گونه‌های شیشه
نمونه‌های آزمایشگاهی
ترکیب‌های شیمیایی تازه شیشه یا روش‌های تازه ساخت در آغاز در حجم کم و در آزمایشگاه انجام می‌شوند. مواد خام بکار رفته در آزمایشگاه با آنچه در تولید انبوه استفاده می‌شود متفاوت است چون در آزمایشگاه، قیمت در درجه نخست توجه نیست. در آزمایشگاه مواد خام بسیار خالص‌تر اند و باید توجه داشت تا مواد خام با رطوبت هوا یا مواد شیمیایی پیرامون وارد واکنش نشوند (مانند اکسید فلزهای قلیایی یا قلیایی خاکی). بخار شدن مواد در هنگام ذوب کردن شیشه هم باید در محاسبات گزیدن مواد خام در نظر گرفته شود. برای نمونه سلنیت سدیم چون دیرتر بخار می‌شود بر سلنیم دی‌اکسید ترجیح دارد. یا مواد خامی که سریع‌تر وارد واکنش می‌شوند از دیگرانی که آهسته‌تر واکنش می‌دهند مناسب‌تر اند، مانند آلومینیم هیدروکسید نسبت به آلومینا. بوته ذوب از جنس پلاتین است تا باعث آلودگی مواد سازنده شیشه نشود و با آن‌ها وارد واکنش نگردد. یکنواختی شیشه از راه یکنواختی مخلوط مواد خام بدست می‌آید برای این کار باید مخلوط مذاب را پیوسته هم زد و با شکستن و دوباره ذوب کردن مخلوط به این هدف دست یافت. شیشه بدست آمده را رها می‌کنند تا به آرامی سرد شود تا از شکستن چندباره آن در طول فرایند پیشگیری کنند.
اگر شیشه از موادی ساخته شود که تمایلی به شکل دهی شیشه ندارند، از روش‌های پیشرفته‌تری برای سرد کردن شیشه بهره می‌برند تا به فرایند سرعت دهند. برای نمونه از روش معلق‌سازی استفاده می‌کنند در این روش هنگامی که شیشه در یک جریان گاز شناور است آن را سرد می‌کنند. در روش دیگر، شیشه مذاب را میان دو سندان فلزی له می‌کنند (pressing) همچنین گاهی شیشه مذاب را از میان غلتک رد می‌کنند.
شیشه گری برای ساختن شیشه‌های مسطح
قدیمی‌ترین طریقه ساخت شیشه‌های مسطح به روش ریخته‌گری می‌باشد. این روش در حدود ۴۰۰ سال پیش برای نخستین بار در فرانسه پیشنهاد گردید. شیشه مذاب را روی سینی‌های بزرگ لبه داری می‌ریزند که این سینی از جنس مس یا فولاد بوده و کف آن کاملا مسطح می‌باشد. مواد مذاب را به وسیله غلتک پهن می‌کنند. در کناره‌های سینی لبه قابل تنظیمی دارد که آن را به ضخامت شیشه‌ای که می‌خواهند تهیه نمایند بالا و پایین می‌برند. غلطکی که عرض سینی را طی می‌نماید به این لبه‌ها متکی است با یک یا چند بار رفت و برگشت از عرض سینی به دو لبه آن ضخامت شیشه در تمام نقاط جام یکسان می‌شود. ناهمواری‌های جزئی را با سمباده و صیقل دادن اصلاح می‌کنند.
شیشه‌های شبکه داده‌ها
شیشه‌های کالکوژنی پایه ساخت لوح فشرده ویرایش‌شونده است.
برخی شیشه‌ها که به فراوانی تولید می‌شوند و البته شیشه‌های سیلیکاتی جزء آن‌ها نیست، دارای ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی ویژه‌ای‌اند که برای کاربرد آن‌ها در شبکه‌های ارتباطی مانند فیبر نوری و دیگر روش‌های ذخیره داده مناسب است. از آن جمله می‌توان به شیشه‌های فلوئوریدی، آلومینوسیلیکاتی، فسفاتی، براتی و کالکوژنی اشاره کرد.
سه دسته ماده سازنده برای شیشه‌های اکسیدی وجود دارد: سازنده‌های شبکه، مواد میانی و اصلاح‌کننده‌ها. سازنده‌های شبکه (سیلیس، بور، ژرمانیم) می‌توانند شبکه‌ای از پیوندهای شیمیایی که همگی به هم مرتبط اند را درست کند. مواد میانی (تیتانیم، آلومینیم، زیرکونیم، بریلیم، منیزیم، روی) بسته به ترکیب شیشه می‌توانند هم به عنوان سازنده شبکه و هم به عنوان اصلاح‌کننده رفتار کنند. اصلاح‌کننده‌ها (کلسیم، سرب، لیتیم، سدیم، پتاسیم) به عنوان اصلاح‌کننده ساختار شبکه رفتار می‌کنند. آن‌ها معمولا به صورت یون ارائه می‌شوند و جاهایی که پیوند اکسیژن با اتم برقرار نشده را با پیوند کوالانسی جبران می‌کنند و ارتباط را برقرار می‌کنند. آن‌ها یک بار منفی نگه می‌دارند تا با بار مثبت یون همسایه خنثی شود. برخی عنصرها می‌توانند چندین نقش داشته باشند برای نمونه سرب هم می‌توانند سازنده شبکه باشد (Pb ۴+ به جای Si ۴+ ) و هم اصلاح‌کننده.
ساختار
رفتار شیشه‌های باستانی
مشاهده پنجره‌های کهن نشان داده‌است که گاهی شیشه‌های آن‌ها در پایین ضخیم‌تر و در بالا نازک‌تراند. در ابتدا گمان بر این بود که شیشه حالت مایع دارد و با گذشت چند سده، شیشه تخت و یکنواخت کم‌کم به سمت پایین جریان پیدا می‌کند در نتیجه بخش‌های پایینی ضخیم‌تر دیده می‌شود. این برداشت کاملا نادرست است چون هرگاه یک بار شیشه سخت شود دیگر جریان پیدا نمی‌کند. دلیل وجود چنین پدیده‌ای این است که در گذشته شیشه را با روش دمیدن می‌ساختند در این روش آن‌ها شیشه مذاب را به صورت یک دایره تقریبا تخت (دیسک) درمی‌آوردند سپس آن را بر اساس اندازه چارچوب پنجره می‌بریدند. بخش‌های بریده شده کاملا یکنواخت نبود و گاهی در لبه‌های دیسک ضخامت فرق می‌کرد در هنگام نصب هم آن‌ها تلاش می‌کردند بخش ضخیم‌تر را در پایین بیندازند تا پایه‌های شیشه پایدارتر باشند و البته از ورود آب به درون ساختمان جلوگیری کنند. اگر گاهی دیده شده که پایین شیشه نازک‌تر از بالای آن است می‌تواند به دلیل بی‌دقتی در نصب باشد.
در آغاز سده ۲۰ میلادی هم پدیده همانندی، در شیشه‌ها دیده می‌شد؛ دلیل این پدیده این بود که آن‌ها شیشه را بر روی یک میز بزرگ سردکننده می‌ریختند و اجازه می‌دادند تا در سطح میز گسترش یابد درنتیجه این کار، مرکز یا محل ریختن شیشه ضخیم‌تر از دیگر بخش‌های شیشه می‌شد. سپس این شیشه بزرگ تخت را به اندازه دلخواه می‌بریدند. روشی که امروزه برای ساخت شیشه در پیش گرفته شده‌است روش شیشه شناور است که در آن شیشه کاملا یکنواخت است.
استفاده از شیشه در نمای ساختمان
گونه‌های کاربردی
شیشه‌های رنگی : این شیشه‌ها در مقایسه با شیشه‌های معمولی بخش اعظمی از نور را جذب و بخش کمتر را از خود عبور می‌دهند.
شیشه‌های بازتابنده : این شیشه‌ها بخش بیشتری از طیف‌های مختلف نور را بازتاب می‌دهند و در کنترل ورود و خروج نور و انرژی تاثیر می‌گذارند. در انتخاب شیشه رفلکس باید به محدودیت‌های آن از جمله آیینه‌ای بودن آن در شب از سمت داخل نیز توجه نمود.
شیشه‌های Low-e: این شیشه‌ها پرتوهای گرمازای مادون قرمز را بازتاب داده اما نور مرئی را از خود عبور می‌دهند. در مناطق گرمسیر انتخاب این نوع شیشه موجب جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی داخل ساختمان به بیرون می‌گردد.
شیشه‌های Laminate: این نوع شیشه مانع عبور ۹۹٪ از پرتوهای ماوراء بنفش شده و هم‌زمان نور مرئی و مادون قرمز را از خود عبور می‌دهند.
اجرا
مهمترین نیاز عملکردی در نمای شیشه‌ای، ایمنی است که به عنوان موضوعی مهم در شیشه کاری در ارتفاع بالاتر از قد انسان مطرح است. در این باره دو عامل مطرح است:
انتخاب نوع شیشه کاری و خصوصیات آن
نوع طراحی سیستم نگهدارنده
کاربری
کاربردهای دیداری
سقف، سایبان و نمای شیشه‌ای باید پاسخگوی نیازهای کاربری زیادی باشد. از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
استفاده حداکثری از نور روز
دید به داخل و دید به خارج
نما
کاربری گرمایشی
جلوگیری از هدررفت گرما
جذب گرما
ایجاد تعادل گرمایی
کاربری مکانیکی
عمر مفید بالا
استحکام کافی
تحمل تنش‌های گرمایی
دیگر کاربری‌ها
پایداری در برابر آتش
عایق صدا
روش‌های تولید شیشه
سرد کردن از حالت بخار (PVD)
رسوب شیمیایی فاز بخار (CVD)
آبکافت شعله‌ای
سل-ژل
تئوری‌های شیشه‌سازی
برخی از مواد دارای خاصیت شیشه‌سازی بسیار خوب هستند و برخی از مواد، مواد شیشه‌ساز خوبی نیستند. تئوری‌های مختلفی که در مورد شیشه‌سازی در مواد ارائه شده‌است، علت‌ها و چگونگی ایجاد شیشه را بررسی می‌کند و مواد شیشه‌ساز را طبقه‌بندی می‌کنند. از معروف‌ترین تئوری‌های شیشه‌سازی می‌توان به تئوری شبکه نامنظم زاکاریاسن اشاره نمود.