شیشه یک جامد بیریخت (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 و یا بیریختهای نیمه بلوری دیده میشود. در حدود ۱٬۵۰۰ پیش از میلاد، بطریهای شیشهای برای نخستین بار در مصر مورد استفاده قرار گرفت.
پیشینه
نخستین شیشهای که پدید آمده همان شیشههایی بوده که در طبیعت بویژه در منطقههای آتشفشانی بوجود آمده است، شیشه ابسیدین احتمالاً توسط مردمان دوران سنگی استفاده می شده و به دلیل محدودیت منابع آن و نیازی که به ابزارهای بُرنده وجود داشته، به گستردگی در سراسر جهان آن روزگار، داد و ستد می شده است. به هر روی، باستان شناسان بر این باورند که احتمالاً نخستین شیشه در ناحیه ساحلی سوریه امروز، میانرودان یا مصر باستان ساخته شده است. شیشه در حدود ۳۶۰۰ سال پیش از میلاد در مصر ساخته شده است. شیشههای کهن نور را از خود عبور نمیدادند وبه علت نا خالصیهای موجود در آنها، رنگی به نظر میرسیدند. کهن ترین شیشهای که تا کنون پیدا شده، خرمُهرهای مربوط به نیمه هزاره سوم پیش از میلاد است و احتمالاً به صورت تصادفی در هنگام فلزکاری ( سرباره) یا ساختن سفال، پدید آمده است.
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 احتمالاً آغاز دیرتری داشته. در امپراتوری روم، ابزارهای شیشهای در منطقههای مسکونی، صنعتی و مراسم خاکسپاری پیدا شده است.
شیشه به صورت گسترده در قرون وسطی کاربرد داشته است. در کنده کاریهای باستان شناسی که در سراسر انگلستان انجام شده بود هم در مناطق مسکونی و هم گورستانها شیشههای آنگلوساکسون پیدا شده بود. در دوران آنگلوساکسونبرای تولید مجموعهای از وسایل زندگی مانند پنجره، ظرف آشپزخانه و حتی لوازم زینتی، شیشه بکار برده میشد. از سده ۱۰ اُم به این سو، شیشه به صورت رنگی برای پنجره کلیساهای معمولی و جامع مورد استفاده قرار می گیرفت. 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 ارزان تر شدند و کاربرد آنها همگانی تر 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 ساختمان سازی را افزایش داد. ساختمانهای چند طبقه بیشتر از دیوار پردهای که تقریباً 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، بویژه 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.
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 صلب تر باشد در تولیدتیله، تسبیح و وسایل تزئینی شیشهای کاربرد پیدا میکند. شیشه میتواند بازتابنده یا شکننده نور باشد این ویژگیها میتواند با برش یا جلا بدست 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 رنگ آمیزی 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 باز میگردد.
مواد سازنده
سیلیسیم دیاکسید (با ترکیب شیمیایی SiO۲) پایهای ترین 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.
شیشه سیلیسی که در درجه نخست از سیلیس ساخته شده است 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 آسان تر کند. یکی از این مواد سدیم کربنات 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 که از سنگ آهک بدست میآید، به همراه اکسید منیزیم (MgO) و آلومینابه آن افزوده میشود تا شیشه پایداری بیشتری پیدا کند. شیشه در نهایت از ۷۰ تا ۷۴ درصد وزنی سیلیس ساخته شده است و شیشه آهک سوددار نام دارد. این گونه از شیشه ۹۰ درصد از شیشه تولیدی را دربر میگیرد.
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 درخشان تر اند چون دارای ضریب شکست، پاشش نوری و بازتاب بالاتری اند. افزودن باریم باعث افزایش ضریب شکست میشود.دیاکسید توریم به شیشه ضریب شکست بالا و پاشش نوری پایین میدهد درگذشته از این گونه 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 فیلم برداری مورد نیاز است. همچنین اکسید سریم (IV) باعث میشود تا شیشه طول موجهای فرابنفش را جذب کند.
شیشه در ایران
قدیمیترین شیشه 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 وفور 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 لرستانبهدست آمدهاست. از زمان هخامنشیان آثار شیشهای چندانی در دست نیست. در آن دوره مهرههای شیشهای ایران در سراسر جهان قدیم معروف بوده که ظاهراً به رنگ سیاه و سفید بودهاست.
هنرمندان ساسانی در تراش دادن شیشه مهارت مخصوصی داشتهاند. شیشه ساسانی در چین ارج بسیار داشته و بهویژه شیشه لاجوردی را گرانبها میشمردند. جامهای پایهدار با نقش حلقههای برجسته از دوره اشکانیان و ساسانیان بهجای ماندهاست.
ظروف شیشهای دوره اسلامی تحت تأثیر طرحهای قبل از اسلام است. 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. 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 رونق شیشهسازی از میان رفت و در عوض در این عهد سفالگری و کاشیکاری رونق یافت.
در دوره تیمور رواج شیشهگری قابل توجهاست. شیشهگرانی از مصر و سوریه به ایران آمدند و مشابه شیشههای ایرانی به مصر و سوریه رفت. 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 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 و 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.