แก้ว แก้วเป็นวัสดุที่มีลักษณะพิเศษ ซึ่งไม่มีวัสดุวิศวกรรมใดเหมือน เพราะเป็นวัสดุที่โปร่งใส แข็งที่อุณหภูมิห้อง พร้อมกันนั้นมีความแข็งแรงเพียงพอและทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมต่างๆ ดังนั้นจึงทำให้แก้วเป็นวัสดุที่ขาดเสียมิได้ในงานวิศวกรรมต่างๆอาทำเช่นงานก่อสร้างและกระจกของยามพาหนะต่างๆ หลอดสุญญากาศและหลอดไฟฟ้าในงานทางด้าน อุตสาหกรรมไฟฟ้า เครื่องมือเครื่องแก้วต่างๆที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมเคมี เป็นต้น

แก้วคือวัสดุเซรามิกที่ถูกทำขึ้นจากสารอนินทรีย์ที่มีอุณหภูมิสูง แก้วแตกต่างจากวัสดุเซรามิกอื่นๆคือ เมื่อองค์ประกอบถูกหลอมเหลวโดยให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นตัวลง แก้วจะแข็งตัวโดยไม่ตกผลึก ดังนั้นแก้วจึงเป็นวัสดุที่ไม่ตกผลึกหรือ อสัณฐาน โมเลกุลของแก้วจะไม่มีการเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ Liqued Supercooled liqued Glass Shrinkage due to freezing Crystalline Temperature รูปที่1การแข็งตัวของวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นผลึก และวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นอสัณฐาน

Glass transition temperature พฤติกรรมการแข็งตัวของแก้วจะแตกต่างกับของแข็งที่มีโครงผลึก ดังในรูปที่ 1 ซึ่งเป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณจำเพาะ ( 1 / ความหนาแน่น )กับอุณหภูมิ 2 ชนิด คือ โลหะ บริสุทธิ์ เมื่อเกิดการแข็งตัวที่จุดหลอมเหลวจะเกิดผลึกในโครงสร้าง ทำให้ปริมาตรลดลงตามแนวเส้นในรูปที่ 1. ในทางตรงกันข้าม เมื่อของเหลวของแก้วถูกทำให้เย็นตัวลง จะไม่เกิดผลึกขึ้นในแนวโครงสร้าง และการลดปริมาณของปริมาตรจำเพาะ เมื่ออุณหภูมิลดลง จเป็นไปตามแนวเส้นล่าง ดังรูปที่ 1 . ของเหลวจะหนึดขึ้นและเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็ง จุดที่เส้นกราฟเปลี่ยนแปลงความชันเราเรียกจุดนั้นว่า Glass transition temperature

โครงสร้างของแก้ว 1. Glass - forming oxide แก้วที่ทำมาจากสารอนินทรีย์ส่วนใหญ่ มักเป็น ซิลิกา (Sio2) อยู่ตรงกลางของรูปทรง tetrahedron เกิดพันธะโควาเลนต์-ไอออนิกกับไอออนของออกซิเจนอีก 4 ไอออน ดังในรูปที่ 2 (a) รูปที่ 2.(a)

โดยปกติ โครงผลึกของซิลิกา อาทิเช่น Critobalite ซึ่ง Si-O tetrahedra จะเกิดพันธะต่อกันอย่างมีระเบียบ ดังรูปที่ 2 (b)

แต่สำหรับซิลิกาแล้ว Si-O tetrahedra จะเกิดพันธะเป็นโครงสร้างร่างตาข่ายอย่างหลวมๆ และไม่เป็นระเบียบดังรูปที่ 2.(c)

2. Glass -modifying oxide เมื่อเติมสารบางชนิดลงไปในแก้ว จะทำให้โครงสร้างร่างตาข่ายของแก้วบางส่วนถูกทำลาย เราเรียกสารนี้ว่า network modifier อาทิอัลคาไลออกไซด์ เช่น Na2O และ MgO เป็นต้น เมื่อโครงสร้างร่างตาข่ายของแก้วบางส่วนแตกออกดังรูปที่ 2 (a) จะทำให้ความหนืดของแก้วลดลง 3 . Intermediate oxide ในแก้ว ออกไซด์ของสารประกอบบางชนิดไม่สารถเกิดโครงร่างตาข่ายได้ด้วยตัวเอง แต่สามารถเข้าไปร่วมกับโครงร่างตาข่ายที่มีอยู่ ออกไซด์ของสารประกอบเหล่านี้จะถูกเรียกว่า Intermediate oxide เช่น Al 2O3 สามารถเข้าไปร่วมกับโครงร่างตาข่ายของซิลิกาได้ในรูป AlO4-4 tetrahedra แทนกลุ่ม SiO4-4 ( รูปที่ 2 (b) ) ทำให้แก้วมีสมบัติพิเศษ อาทิ แก้ว aluminosilicate นี้ทนต่ออุณหภูมิสูงๆได้ดีกว่าแก้วธรรมดา

โครงสร้างตาข่ายของธาตุ