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| − | [[ファイル:ガラス細工8172048.jpg|thumb|240px|[[ガラス工芸]]]]
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| − | [[ファイル:Bristol.blue.glass.arp.750pix.jpg|right|250px|thumb|ガラスを素材として用いた工芸品（イギリス [[ブリストル]]産）([[:en:Bristol blue glass|en]])]]
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| − | [[ファイル:Housing design center harborland Kobe and Kobe Crystal tower.jpg|thumb|right|250px|建築物の外壁に用いられているガラス]]
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| − | '''ガラス'''（{{Lang-nl|glas}}、{{lang-en|glass}}）または'''硝子'''（しょうし）という語は、物質のある状態を指す場合と特定の物質の種類を指す場合がある。
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| − | * 昇温により'''[[ガラス転移点|ガラス転移現象]]'''を示す[[アモルファス|非晶質]]固体<ref name="化学便覧応用化学編">日本化学会編「化学便覧応用化学編-第6版-第I分冊」丸善, [[2002年]]（[[平成]]14年）, 13.5 汎用ガラス・ほうろう</ref>。そのような固体となる物質。このような固体状態を'''ガラス状態'''と言う。[[結晶]]と同程度の大きな[[剛性]]を持ち、[[粘度|粘性]]は極端に高い。非晶質でも'''[[ゴム状態]]'''のように柔らかいものはガラスとは呼ばない。詳しくは「'''[[ガラス転移点]]'''」を参照のこと。
| + | '''ガラス'''（{{Lang-nl|glas}}、{{lang-en|glass}}） |
| − | * 古代から知られてきた[[ケイ酸塩]]を主成分とする硬く透明な物質。'''グラス'''、'''[[wikt:玻璃|玻璃]]'''（はり）、'''[[wikt:硝子|硝子]]'''（しょうし）とも呼ばれる。「硝子」と書いて「ガラス」と読ませる事もよくある。化学的にはガラス状態となるケイ酸化合物（ケイ酸塩鉱物）である。他の化学成分を主成分とするガラスから区別したい場合はケイ酸ガラスまたはケイ酸塩ガラスと言う。いわゆる「普通のガラス」である[[ソーダ石灰ガラス]]のほか、[[ホウケイ酸ガラス]]や[[石英ガラス]]も含まれる。本項目ではこの物質について主に記述する。
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| − | * ケイ酸塩以外を主成分とする、ガラス状態となる物質。ケイ酸ガラスと区別するために物質名を付けて'''○○ガラス'''と呼んだり'''ガラス質物質'''と呼んだりする。[[アクリル樹脂|アクリルガラス]]、[[カルコゲン化物|カルコゲン化物ガラス]]、[[金属ガラス]]、[[有機ガラス]]など。
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| − | * 板状のガラスは一般に'''板ガラス'''と呼ばれる。
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| − | 語源的にはケイ酸塩ガラスの固体状態を他の物質が取っている場合をもガラスと呼ぶようになったものである。日本語のガラスの元になったオランダ語[[:nl:Glas|glas]]の発音は、[[英語]]の[[:en:Glass|glass]]同様グラスに近いが（近いカタカナ表記は「フラス」。オランダ語の[[g]]は[[無声軟口蓋摩擦音|のどを震わせる発音]]。英語・ドイツ語とは異なる）、日本語化した時期が古いため、転訛して「ガラス」となった。日本語での「グラス」は多くの場合は[[コップ]]の意味になる。
| + | (1) 溶融状態にある液体を急冷して，結晶させずに，等方性の無定形物質として固化させたもの。ガラス状態をとりうる物質としてはケイ酸塩ガラス，硫黄，セレンなど無機物のほかポリエステル，ポリエチレン，ポリスチレンなど有機物にもその例が多い。 (2) 普通はケイ酸塩ガラスのこと。その歴史は古く約四千数百年以前にさかのぼるといわれる。主原料はケイ砂，石灰石，ソーダ灰。限られた範囲ではガラスの比重，屈折率，熱膨張係数などについては成分酸化物または構成イオンのそれとの間に加成性がある。ガラスの構造は固体よりむしろ液体に近い。このためいろいろの酸化物 (たとえば酸化鉛，酸化ホウ素) を融解し，多種多様の用途に供するものが得られる。組成的にはソーダガラス (板ガラス，容器用) ，電気用鉛ガラス (ランプ，バルブ用) ，高屈折率鉛ガラス (光学ガラス，装飾品) ，ホウケイ酸ガラス (化学用) ，アルミナケイ酸塩ガラス (電気用，ガラス繊維用) に分類される。フッ化水素を除き化学薬品に侵されず安定である。 |
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| − | ガラスには多くの種類があるが、その多くは[[可視光線]]に対して透明であり、硬くて薬品にも侵されにくく、表面が滑らかで汚れを落としやすい。このような特性を利用して、[[窓ガラス]]や[[鏡]]、[[レンズ]]、[[食器]]（グラス）など市民生活及び産業分野において広く利用されている。近代以前でも装飾品や食器に広く利用されていた。また金属表面にガラス質の膜を作った「[[琺瑯]]（ほうろう）」も近代以前から知られてきた<ref name="セラミックス43">「琺瑯（グラスライニング）」『セラミックス』43(2008)No.9 P762[http://www.ceramic.or.jp/museum/contents/pdf/2008_09_06.pdf]</ref><ref name="琺瑯の歴史について">濱田利平「琺瑯の歴史について」『神鋼環境ソリューション労働組合－オープンハウスセミナー』Vol.43(2005/04/23)[http://www.eco-union.jp/summary/booklet/vol43/index.html]</ref>。
| + | {{テンプレート:20180815sk}} |
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| − | ガラスの表面に細かな凹凸を付けた[[磨りガラス]]や内部に細かな多数の空孔を持つ多孔質ガラスは、[[散乱]]のために不透明である。[[遷移元素|遷移金属]]や重金属の[[不純物]]を含むガラスは着色しており、色ガラスと呼ばれる。
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| − | [[2002年]]（[[平成]]14年）の統計によれば日本だけでも建築用に3,900億円、車両用に1,700億円、生活用品に3,000億円、電気製品等に8,300億円分も出荷されている<ref name="ガラスの本">作咲済夫著 『ガラスの本』 日刊工業新聞 [[2004年]]（[[平成]]16年）[[7月30日]] 初版一刷 ISBN 4-526-05310-4</ref>。
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| − | == 組成・構造 ==
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| − | [[ファイル:SiO2 - Quarz - 2D.png|thumb|240px|'''水晶(二酸化ケイ素の結晶)の分子構造''' 結晶を形成している。ケイ素原子（黒丸）と酸素原子（白丸）からなる。以下の3点のモデルでは二次元構造を示す。]]
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| − | [[ファイル:SiO2 - Glas - 2D.png|thumb|240px|'''シリカガラス(アモルファス構造をとった二酸化ケイ素)''']]
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| − | [[ファイル:Kalk-Natron-Glas 2D.png|thumb|240px|'''ガラスの分子構造例''' アモルファス構造をとった二酸化ケイ素が骨格となり、ナトリウム・イオン（薄緑色）、カルシウム・イオン（緑色）を含む。桃色はイオン化した酸素。アルミニウム原子（灰色）が安定剤として働いている。]]
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| − | ===不規則網目構造説と微結晶説===
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| − | ガラスの構造については2つの説があり、現在でも論争がある。'''不規則網目構造説'''では原子配列が結晶のように規則的でなく、不規則になっているという説である。この説はZachariasenによって提唱され<ref>W. H. Zachariasen, 1932:J. Am. Chem. Soc., 54, 3841-3851</ref>，Warren<ref>B. E. Warrem, 1940, Chem. Rev., 35, 239-255.</ref>、Sun<ref>Kuan-Han Sun, 1947, J. Am. Ceram. Soc., 30, 277-281.</ref>を始め多数のガラス研究者によって支持され、現在に至っている。それに対し'''微結晶説'''は、ガラスは大きさ20Å以下の微結晶から成るとする説である。この説はRandallによって提唱され<ref>J. T. Randall, H. P. Rooksby, B. S. Cooper, 1930, J. Soc. Glass Tech., 14, 219T.</ref>、Porai-Koshitsによって修正されたもので<ref>E. A. Pporai-Koshits, 1959, Glastech. Ber., 32, 140-149.</ref>、ガラスの中で微結晶は非晶質のマトリックスによって繋がれているというものである。
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| − | ===ガラス形成無機物の分類===
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| − | ガラスの原料は、多くの場合は酸化物であるか高温で酸化物となるものである。
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| − | Rawsonによれば，無機物質は以下の3つに分類できる<ref>H. Rawson, Inorganic Glass-Forming Systems. Academic Press, 1967.</ref>。
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| − | *単独でガラス化するもの(Conventional Glass Former, CGF)。
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| − | *: 例：[[SiO2|SiO<sub>2</sub>]]，[[B2O3|B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]，[[P2O5|P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]]，[[GeO2|GeO<sub>2</sub>]]，[[BeF2|BeF<sub>2</sub>]]，[[As2S3|As<sub>2</sub>S<sub>3</sub>]]，[[SiSe2|SiSe<sub>2</sub>]]，[[GeS2|GeS<sub>2</sub>]]
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| − | *単独でのガラス化は困難であるが多成分とすることによりガラス化するもの(Non-conventional Glass Former, NCGF)。
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| − | *: 例：[[TiO2|TiO<sub>2</sub>]]，[[TeO2|TeO<sub>2</sub>]]，[[Al2O3|Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]，[[Bi2O3|Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]，[[V2O5|V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]]，[[Sb2O5|Sb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]]，[[PbO]]，[[CuO]]，[[ZrF4|ZrF<sub>4</sub>]]，[[AlF3|AlF<sub>3</sub>]]，[[InF3|InF<sub>3</sub>]]，[[ZnCl2|ZnCl<sub>2</sub>]]，[[ZnBr2|ZnBr<sub>2</sub>]]
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| − | *まったくガラス化しないもの(Modifier, MOD)。
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| − | *: 例：[[Li2O|Li<sub>2</sub>O]]，[[Na2O|Na<sub>2</sub>O]]，[[K2O|K<sub>2</sub>O]]，[[MgO]]，[[BaO]]，[[CaO]]，[[SrO]]，[[LiCl]]，[[BaCl]]，[[BaF2|BaF<sub>2</sub>]]，[[LaF3|LaF<sub>3</sub>]]
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| − | | |
| − | ガラスと[[アモルファス]]はほぼ同義のものとして捉えてよい場合が多いが、[[ガラス転移点]]が明確に存在しない場合をアモルファスと定義するような場合（分野）もある。ガラス転移とは主緩和の緩和時間が100s〜1000sの温度で起こる。
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| − | | |
| − | ガラスと同じ構造、すなわちガラス化する物質は珍しくない。[[ヒ素]]や[[硫黄|イオウ]]などは単体でガラス化する。酸化物ではホウ酸 (B<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) 、リン酸 (P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>) などが二酸化ケイ素の代わりに骨格となってガラスを形成する。ホウ酸塩ガラスは工業的に重要である。例えばパイレックスガラスは重量比で12%のホウ酸を含む。
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| − | | |
| − | ===Zachariasen則===
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| − | {{main|Zachariasen則}}
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| − | Zachariasenはガラスを形成するために満たすべき条件を提案した。
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| − | | |
| − | ==ガラスの作り方==
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| − | [[File:Tsukiyono Vidro Park factory inside.jpg|thumb|ガラス工場の溶融窯]]
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| − | === 溶融法 ===
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| − | 溶融法は、固体の原料を高温で加熱することで溶かして[[液体]]状態にした後、冷却してガラスにする方法である。ただし液体状態から結晶化が起こらないような十分に速い速度で冷却しなければならない。溶融法はガラスの製法としては最も一般的なもので、大部分のガラスはこの方法によって合成されている。使用済みのガラス製品を破砕して原料（[[カレット]]）として再利用することもできる。
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| − | | |
| − | === 気相法 ===
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| − | 気相法は、固体を物理的に蒸発させて薄膜や微粒子を得る'''[[PVD法]]'''と、気体原料から化学反応によって薄膜や微粒子・バルクを得る'''[[CVD法]]'''に分類できる。
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| − | | |
| − | PVD法では、[[真空蒸着]]や[[スパッタリング]]が知られている。真空蒸着は、蒸着する物質を減圧下で加熱気化し、基板にコートする方法である。スパッタリングは減圧下で電極間で放電させ、放電によってイオン化されたガスとターゲットとの衝突によって叩きだされた物質を基板にコートする方法である。
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| − | | |
| − | CVD法により得られるバルク体のガラスで最も大量に製造されているのは、[[光ファイバー]]用シリコンガラスである。光ファイバーの製造法には、MCVD(modified CVD)法、OVD(outside vapor deposition)、VAD法（vapor-phase axial deposition method, 気相軸付け法）など様々な方法がある。VAD法では、気体のSiCl<sub>4</sub>を加熱基板上で反応させて酸化物を堆積し、焼結してガラス化する。
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| − | === ゾル・ゲル法 ===
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| − | [[ゾル]]-[[ゲル]]法では、例えばテトラエトキシシラン (Si(OCH<sub>2</sub>CH<sub>3</sub>)<sub>4</sub>) などの金属[[アルコキシド]]を加水分解し縮重合させてゾルとし、水分を除いて生じたゲルを焼結してガラス化する<ref name="化学便覧応用化学編">日本化学会編「化学便覧応用化学編-第6版-第I分冊」丸善, [[2002年]]（[[平成]]14年）, 13.5 汎用ガラス・ほうろう</ref><ref name="理化学辞典">長倉三郎、他（編）「岩波理化学辞典-第5版」岩波書店, [[1998年]]（[[平成]]10年）[[2月]]</ref>。
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| − | | |
| − | ガラスは図に示すように[[原子]]の並びが不規則な非晶質である。[[結晶]]では固体の中の結晶[[界面]]で光が散乱したり方向により[[光学]]特性や[[力学]]特性が異なったりするが、ガラスは非晶質なので全体が均一で透明であり、特定方向にだけ割れやすいということもない。
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| − | | |
| − | == ガラスの加工 ==
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| − | {{節スタブ}}
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| − | === 工業製品 ===
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| − | {{main|[[:en:Glass production]]}}
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| − | === 着色 ===
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| − | {{main|ガラスの着色}}
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| − | {{see also|[[:en:Dichroic glass]]|[[:en:Smoked glass]]}} | |
| − | ガラスそのものに着色する方法は、[[金属イオン]]や非金属[[イオン]]、[[コロイド]]などを溶かしたガラスに添加することによって行う。添加物と発色する[[色]]の対応は以下の通り。
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| − | | |
| − | * [[酸化鉄(II)]] - 緑。[[ワインボトル]]によく使われる。ちなみに、[[ソーダ石灰ガラス]]は不純物の鉄化合物を除去しきれないため本来は緑色をしており、他の発色材を混ぜて透明に見せかけている事がほとんどである。
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| − | * [[硫黄]] - 茶色。[[塩化鉄]]と[[炭素]]([[還元剤]])を混ぜて使用する。[[ホウ素]]濃度が高い[[ホウケイ酸ガラス]]では青色になる。[[カルシウム]]と共に添加すると深い黄色になる。
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| − | * [[マンガン]] - 黒。ソーダ石灰ガラスの緑色を取り除く添加物である。但し、時間経過と共にマンガンは過マンガン酸ナトリウムへ変化するため退色する。
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| − | * [[過マンガン酸ナトリウム]] - 暗い紫。
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| − | * [[コバルト]](0.025 から 0.1%) - 深い青。[[炭酸カリウム]]と併用することが多い。[[コバルトガラス]]を参照。脱色のために非常に微量を添加することがある。
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| − | * [[銅]] - 化合物を使用して2から3%の添加率の場合は[[トルコ石]]色。純銅の場合は青や緑、暗い赤になる。
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| − | * [[ニッケル]] - 添加率によって青や[[ヴァイオレット]]、黒になる。コバルトと共に[[クリスタルガラス]]の脱色に使用することがある。
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| − | * [[クロム]] - 暗い緑色。添加率が高いと黒。
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| − | * [[硫化カドミウム]] - 黄色。
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| − | * [[硫セレン化カドミウム]] - 明るい赤からオレンジ。
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| − | * [[チタン]] - 黄色っぽい茶色。他の発色材の補助として使われる事が多い。
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| − | * [[ウラン]] - 黄色。[[紫外線]]を黄緑色に変換する。[[ウランガラス]]を参照。
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| − | * [[セリウム]] - 紫外線フィルターに使用。
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| − | * [[ネオジム]]，[[ホルミウム]] - それぞれ固有の波長を吸収するため、[[紫外可視近赤外分光光度計|分光光度計]]の波長校正用光学フィルターに用いる。
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| − | * [[セレン]] - 赤。硫化カドミウムと共に添加した物は「セレニウムルビー」と呼ばれる鮮やかな赤になる。
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| − | * [[金]] - 明るい赤。赤の発色材としては最もよく用いられる。[[クリスタルガラス]]では[[スズ]]を添加して使用される。
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| − | * [[銀]] - 黄色から赤の間の色。化合物や温度によって変化する。[[:en:Photochromic lens|Photochromic lens]]や[[:en:Photosensitive glass|Photosensitive glass]]は銀を使っている。
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| − | * [[酸化スズ]] - [[アンチモン]]と[[砒素]]を含有する場合は乳白色([[:en:Milk glass]])。
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| − | 他には[[フッ化カルシウム]]、[[フッ化ナトリウム]]、[[リン酸カルシウム]]が乳白色。
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| − | === ガラスの成形技法 ===
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| − | {{main|ガラスの成形技法}}
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| − | == 熱力学におけるガラス状態 ==
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| − | '''ガラス'''は液体状態を凍結したような状態（[[粘度]]が極端に高くなった状態とも言える）であり、それは[[準安定状態]]にあると言える。従って、ガラスは[[熱力学]]的には[[非平衡]]な状態であり、非常に長時間を経過するとガラスは安定状態である[[結晶]]化すると考えられるが、それに対しては異論もある。また、ガラスは[[過冷却]]およびガラス転移により粘度が非常に高くなった液体であるという捉え方もある。なお、例えば古い建物の窓ガラスは、それが理由で上部のガラスが下の方に垂れたような形になっているとされたこともあったが、計算によれば千年くらいではとてもそのような差は起きず、実際はガラスの製法によるもので、建設当初からそのような垂れた形になっていたことがわかった [http://www.nytimes.com/2008/07/29/science/29glass.html?_r=1]。また、同じくガラス化している約2000万年前の[[琥珀]]を用いた実験では、2000万年間の密度変化は2.1%にすぎず、数千万年の時間では分子構造がほとんど変化しない事が分かっている<ref>[http://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/news/14/7951/ ガラス特性の定説、覆る可能性 ''ナショナルジオグラフィック日本語版サイト'']</ref>。
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| − | == 物理的性質 ==
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| − | 密度は水の2倍半程度、2.4-2.6g/cm<sup>3</sup>であるが、鉛を用いたフリントガラスでは同6.3に達する。金属ではアルミニウムが2.7、鉄が7.9であるから、フリントガラスは金属なみの密度であることになる。逆に金属元素を含まない[[石英ガラス]]は同2.2である。
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| − | | |
| − | 引っ張り強さに関しては0.3-0.9×10<sup>8</sup>Pa<ref>「理科年表第81冊」、P381 ISBN 978-4-621-07902-7</ref>である。これは鋼鉄の1/10ではあるが、ナイロンや革ベルト、木材と同程度である。
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| − | | |
| − | 常温では[[電気抵抗]]はきわめて高く、絶縁に用いられることもある。内部抵抗率は10<sup>9</sup>から10<sup>16</sup> Ωm、湿度50-60%時における表面抵抗率は10<sup>10</sup>から10<sup>12</sup> Ω/m。これはゴムやセラミックスと同程度である。ただし、流動点に近い温度では電気抵抗がきわめて低くなる。
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| − | | |
| − | 刃物として用いる場合、非晶質であるため理論上は刃の先端径を0にできる（金属などの結晶体はどうしても結晶の大きさ分の径が残ってしまう）ため、鋭利な刃を作ることが可能である。その刃先は研磨によってではなく割れた断面に生じるが、金属より[[弾性]]・[[靱性|靭性]]が乏しいためナイフ・包丁などといった一般的な実用刃物としてはあまり適さない（欠け・割れが生じやすい）。しかし生体組織を顕微鏡で観察する際、樹脂で固めた組織を薄くスライスするカッター（[[ミクロトーム]]）として用いられることがある。
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| − | | |
| − | == 化学的性質 ==
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| − | 化学的には、[[酸]]（[[フッ化水素]]など、一部のフッ素化合物を除く）には強いがSi-O-Si結合がOH([[水酸基]])により切断されH<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub><sup>-</sup>やNa<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub><sup>-</sup>として溶解するため[[塩基|アルカリ]]に弱い。たとえばガラス瓶に濃厚な[[水酸化ナトリウム]]を入れて長期間おくと、徐々にガラス壁が侵されスリガラス状となる。
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| − | == 天然ガラス ==
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| − | 自然界で溶融状態から急激に冷却した場合出来る。一例として[[テクタイト]]や[[黒曜石]]等がある。また、岩石にもガラス質の組織が含まれている場合がある。
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| − | == ガラスの歴史 ==
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| − | === 概説 ===
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| − | {{see also|ガラス年表}}
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| − | もともとは植物の灰の中の[[炭酸カリウム]]を砂の[[二酸化ケイ素]]と融解して得られたので、[[カリガラス]]が主体であった。灰を集めて炭酸カリウムを抽出するのに大変な労力を要したのでガラスは貴重なものであり、教会の窓、王侯貴族の食器ぐらいしか用いられたものはなかった。[[産業革命]]中期以降、[[炭酸ナトリウム]]から作る[[ソーダ石灰ガラス]]が主流になった。炭酸ナトリウムは[[ソルベー法]]により効率よく作られるようになったが、現在は天然品（[[トロナ]]）を材料に用いることもある。天然の炭酸ナトリウム産地としては米国[[ワイオミング州]][[グリーン・リバー (ワイオミング州)|グリーン・リバー]]が一大産地であり、世界中の天然品需要の大半をまかなっている。埋蔵量は5万年分あるとされている。
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| − | === ガラス製造の開始 ===
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| − | ガラスの歴史は古く、紀元前4000年より前に[[エジプト]]や[[メソポタミア]]で[[二酸化ケイ素]]（シリカ）の表面を融かして作製したビーズが始まりだと考えられている。当時はガラスそれ自体を材料として用いていたのではなく、[[陶磁器]]などの製造と関連しながら用いられていたと考えられている。原料の砂に混じった[[金属]]不純物などのために不透明で青緑色に着色したものが多数出土している。
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| − | なお、天然ガラスの利用はさらに歴史をさかのぼる。[[火山]]から噴き出した[[溶岩]]がガラス状に固まったものは[[黒曜石]]と呼ばれ、[[石器時代]]から石包丁や矢じりとして利用されてきた。黒曜石は[[青銅器]]発明以前において最も鋭利な刃物を作ることのできる物質であったため、交易品として珍重され、産出地域から遠く離れた地域で出土することが珍しくない。青銅器が発明されなかった文明や、発明されても装飾品としての利用にとどまった[[メソアメリカ文明]]や[[インカ文明]]においては、黒曜石は刃物の材料として重要であり続け、黒曜石を挟んだ木剣や石槍が武装の中心であった。
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| − | 古代ガラスは砂、珪石、ソーダ灰、石灰などの原料を摂氏1,200度以上の高温で溶融し、冷却・固化するというプロセスで製造されていた。ガラス製造には大量の燃料が必要なため、ガラス工房は森に置かれ、燃料を木に頼っていた。そのため、その森の木を燃やし尽くしたら次の森を探すというように、ガラス工房は各地の森を転々と移動していたのである。ガラス工場が定在するようになったのは[[石炭]]と[[石油]]が利用されるようになってからである。
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| − | エジプトや西アジアでは紀元前2000年代までに、一部の植物[[灰]]や天然[[炭酸ナトリウム|炭酸ソーダ]]とともにシリカを熱すると融点が下がることが明らかになり、これを利用して[[焼結]]ではなく溶融によるガラスの加工が可能になった。これが鋳造ガラスの始まりである。[[紀元前1550年]]ごろにはエジプトで粘土の型に流し込んで器を作るコア法によって最初のガラスの器が作られ、特にエジプトでは様々な技法の作品が作製され、[[西アジア]]へ製法が広まった。
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| − | 新アッシリアのニムルドでは象嵌のガラス板数百点が出土している。年代の確実なものとしては、サルゴン2世（紀元前722年～紀元前705年）の銘入りの壷がある。[[アケメネス朝]]ペルシアでは、新アッシリアの技法を継承したガラス容器が作られた。[[紀元前4世紀]]から[[紀元前1世紀|同1世紀]]のエジプトでは王家の要求によって高度な技法のガラスが作られ、[[ヘレニズム]]文化を代表する工芸品の一つとなった。
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| − | 中国では紀元前5世紀には鉛ガラスを主体とするガラス製品や印章が製作されていた。
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| − | === 古代のガラス ===
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| − | [[ファイル:伝安閑陵古墳出土 ガラス碗.JPG|thumb|200px|right|{{center|古墳時代に日本に伝来した<br />西アジア製のガラス碗}}{{small|ササン朝のカットグラス、伝[[高屋築山古墳|安閑陵古墳]]（大阪府羽曳野市）出土。国の[[重要文化財]]。[[東京国立博物館]]展示。}}]]
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| − | エジプトの[[アレクサンドリア|アレクサンドレイア]]で、'''[[吹きガラス|宙吹き]]'''と呼ばれる製造法が[[紀元前1世紀]]の後半に発明された。この技法は現代においても使用されるガラス器製造の基本技法であり、これによって安価なガラスが大量に生産され、食器や保存器として用いられるようになった。この技法はローマ帝国全域に伝わり、[[ローマガラス]]と呼ばれるガラス器が大量に生産された。この時期には板状のガラスが鋳造されるようになり、ごく一部の窓にガラスが使用されるようになった<ref>http://www.agc.com/kingdom/manu_process/history/ 「板ガラスの製造技術の歴史」内「古代ローマの鋳造法」 旭硝子 2015年6月14日閲覧</ref>。また、ヘレニズム的な豪華なガラスも引き続き製造されていた。しかし[[ローマ帝国]]の衰退とともに[[ヨーロッパ]]での技法が停滞した。一方、[[東ローマ帝国]]の治める地中海東部や[[サーサーン朝]][[ペルシア|ペルシャ]]や中国の[[北魏]]や[[南朝_(中国)|南朝]]では引き続き高水準のガラスが製造されている。日本では福岡県の[[須玖五反田遺跡]]などで古代のガラス工房があったことが確認されている。
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| − | [[5世紀]]頃、[[シリア]]でクラウン法の原形となる板ガラス製造法が生み出された。これは一旦、手吹き法によりガラス球を造り、遠心力を加えて平板状にするもので、仕上がった円形の板を、適宜、望みの大きさや形に切り出すことができるメリットがあった。また、この技法によって凹凸はあるものの一応平板なガラスを製造することには成功した<ref>http://www.agc.com/kingdom/manu_process/history/ 「板ガラスの製造技術の歴史」内「クラウン法」 旭硝子 2015年6月14日閲覧</ref>。
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| − | === 中世のガラス ===
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| − | イスラム圏では8世紀にラスター彩色の技法が登場した。この技法は陶器にも用いられたが、ガラスに先に使われた。9～11世紀の中東では、カット装飾が多用された。また、東ローマ帝国では盛んにステンドグラスが製造された。
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| − | | |
| − | [[8世紀]]頃から、[[西ヨーロッパ]]でもガラスの製作が再開した。[[12世紀]]には[[教会 (キリスト教)|教会]]に[[ゴシック様式|ゴシック調]]の[[ステンドグラス]]が備わるようになり、[[13世紀]]には不純物を除いた無色透明なガラスがドイツ南部やスイス、イタリア北部に伝来した。
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| − | 良質の原料を輸入できた[[ヴェネツィア]]のガラス技術は名声を高めたが、大火事の原因となった事と機密保持の観点から[[1291年]]に[[ムラーノ]]島に職人が集中・隔離された。ここでは精巧なガラス作品が数世紀にわたって作られ、[[15世紀]]には酸化鉛と[[酸化マンガン(II)|酸化マンガン]]の添加により[[屈折率]]の高い[[クリスタル・ガラス|クリスタルガラス]]を完成させた。
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| − | 操業休止期間の他国への出稼ぎなどによって技法はやがて各地に伝わり、[[16世紀]]には[[北ヨーロッパ]]や[[スペイン]]でも盛んにガラスが製造された。この頃、中央[[ドイツ]]や[[ボヘミア]]でもガラス工房が増えている。これは原料となる灰や燃料の薪が豊富であり、かつ[[川|河川]]沿いにあり都市への物流に好都合だったためである。
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| − | また、15世紀には西欧各地でさかんにステンドグラスが製造された。当時の平坦なガラスは吹いて作ったガラスを延べて[[アイロン]]がけすることで作られていた。
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| − | 日本では8世紀〜16世紀までガラス製造が衰退した<ref name="ガラスの本"/>。
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| − | === 近世 ===
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| − | [[1670年代]]に入ると、ドイツ・ボヘミア・イギリスの各地でも同時多発的に、無色透明なガラスの製法が完成した。これは精製した原料に[[チョーク]]または酸化鉛を混ぜるものである。この手法によって厚手で透明なガラスが得られ、高度な装飾のカットやグレーヴィングが可能になり、重厚な[[バロック]]ガラスや[[ロココ]]様式のガラスが作られた。また、[[アメリカ合衆国]]では[[バージニア州|ヴァージニア州]]に来たヨーロッパからの移民がガラスの生産を始めた。産業的にはなかなか軌道に乗らなかったが、大規模な資本の投下が可能な[[18世紀]]末になると豊富な森林資源を背景に工場生産が行なわれるようになった。18世紀に入ると、フランスで板ガラスの鋳造法が開発され、また同時期に吹きガラス法を利用して大型の円筒を作り、それを切り開いて板ガラスを製造する方法が開発され、この2つの方法は20世紀初頭にいたるまで板ガラス製造の基本技術であり続けた<ref>黒川高明『ガラスの技術史』p227（アグネ技術センター, 2005年7月）</ref>。
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| − | 日本では[[徳川吉宗]]の書物の輸入解禁によって、[[江戸切子]]などが作られた。
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| − | [[19世紀]]に入ると、原料供給や炉に大きな進歩が相次いで起き、ガラス工業の近代化が急速に進んだ。[[1791年]]には[[炭酸ナトリウム]]（ソーダ灰）の大量生産法がフランスのニコラ・ルブランによって発明され、この[[ルブラン法]]によって原料供給が大きく改善された。[[1861年]]には[[ベルギー]]の[[エルネスト・ソルベー]]によってより経済的な[[ソルベー法]]が開発され、さらにソーダ灰の増産は進んだ。ガラスを溶かす窯にも大きな進歩が起きた。フリードリヒ・ジーメンスらが[[1856年]]に[[特許]]を取得した蓄熱式槽窯を用いた製法により、溶融ガラスの大量供給が可能となった（ジーメンス法）。この[[平炉]]法はガラス炉として成功し、以後の工業的ガラス製造の基本となったのち、改良を加え製[[鋼]]にも使用された<ref>http://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/dspace/bitstream/2261/31412/1/sk016009002.pdf 「平炉法の発明の経過」p245-246（「生産研究」第16巻第9号、1964年）中沢護人</ref>。こうしたガラス供給の増大によって価格が低落し、また[[瓶]]や[[窓ガラス]]、さらには[[望遠鏡]]や[[顕微鏡]]といった[[光学]]用のガラスなどの用途・需要が急増したため、各国に大規模なガラス工場が相次いで建設されるようになった。[[1851年]]には世界初の[[万国博覧会]]である[[ロンドン万国博覧会 (1851年)|ロンドン万国博覧会]]が開催されるが、そのメイン会場として建設された[[水晶宮]]は鉄とガラスによって作られた巨大な建物であり、科学と産業の時代の象徴として注目を浴びた。
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| − | 19世紀末から20世紀初頭にかけての[[アール・ヌーヴォー]]はガラス工芸にも大きな影響を与え、[[エミール・ガレ]]や[[ルイス・カムフォート・ティファニー]]などの優れたガラス工芸家が現れ多くの作品を残した。
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| − | === 現代 ===
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| − | 1903年、板ガラス製造用の自動ガラス吹き機がアメリカで開発され、熟練工を必要としないことから各国に急速に普及したが、やがて機械による引上げ式にとってかわられた。1950年代、[[ピルキントン]]が[[フロートガラス]]の製造を開始した。このフロートガラスの開発によって、現在使用されている板ガラスの基本技術が完成し、安価で安定した質の板ガラスが大量生産されるようになった。
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| − | 1970年にドイツ人のディスリッヒによって考案されたゾル-ゲル法が、ガラスの新しい製造法として登場した。これまでガラスを製造する方法は原料を摂氏2,000度前後の高温によって溶融する必要があったが、ゾル-ゲル法ではガラスの原料となる化合物や触媒を有機溶液に溶かし込んで、摂氏数十度の環境で加水分解と重合反応を経て、溶融状態を経由せずに直接ガラスを得る。実際は完成したゲルが気泡を含むため、最終的には摂氏1,000度程度に加熱して気泡を抜いてやる必要がある。この方法の発明によって、ガラスに限らず有機無機ハイブリッド材料の創製など、従来では考えられなかった用途が開かれてきている<ref name="ガラスの本"/>。
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| − | 近年では摂氏10000度のプラズマを利用して原料を一瞬で溶かす方法が実用化に向けて開発中である。燃料費を削減でき、温室効果ガスの削減に寄与する。
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| − | 現在、ガラスは食器や構造材のみならず、[[電子機器]]、[[光通信]]など幅広い分野で生活に必要不可欠なものとなっている。
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| − | == ガラスの応用 ==
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| − | * [[食器]]
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| − | * [[窓ガラス]]
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| − | * [[レンズ]]
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| − | * [[鏡]]
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| − | * [[光ファイバー]]
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| − | * [[ブラウン管]]
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| − | * [[ハードディスクドライブ]]
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| − | * [[液晶ディスプレイ]]
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| − | * [[プラズマディスプレイ]]
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| − | * [[蛍光灯]]
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| − | * [[白熱電球]]
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| − | * [[砂時計]]
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| − | * [[ガラス棒]]
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| − | * [[ビー玉]]
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| − | * [[ビーズ]] - [[とんぼ玉]]
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| − | * [[美術品]]
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| − | == 様々なガラス ==
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| − | * [[ソーダ石灰ガラス]]
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| − | * [[カリガラス]]
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| − | * [[クリスタル・ガラス|クリスタルガラス]]
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| − | * [[光学ガラス]]
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| − | * [[石英ガラス]]
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| − | * [[偏光ガラス]]
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| − | * [[複層ガラス]]（エコガラス）
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| − | * [[強化ガラス]]
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| − | * [[合わせガラス]]
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| − | * [[耐熱ガラス]]・[[ホウケイ酸ガラス|硼珪酸ガラス]]
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| − | * [[防弾ガラス]]
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| − | * [[ガラス繊維]]
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| − | * [[光触媒]]クリーニングガラス
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| − | * [[水ガラス]]
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| − | * [[ウランガラス]]
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| − | * [[アクリルガラス]]
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| − | * [[ダイクロガラス|ダイクロ]]
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| − | * [[ゴールドストーン (宝石)|ゴールドストーン・茶金石・砂金石・紫金石]]
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| − | * ガラスセラミックス
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| − | * 低融点ガラス - [[ガラス転移点]]が摂氏600度以下程度のガラス。[[電子部品]]において[[絶縁 (電気)|絶縁]]、[[封止]]、[[接着]]等に広く用いられている。ホウケイ酸鉛系ガラスが多く用いられていたが、[[環境負荷]]低減のために鉛フリー品の開発も進められている。
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| − | * 金属ガラス - 金属ガラスは、他のアモルファス金属とは異なり、過冷却液体の状態で安定し、結晶化が始まる前に固体化が完了するため、鋳型による鋳造で製造できるので工業用途での利便性が高い。
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| − | * [[サフィレット]]
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| − | * 分相ガラス 特定のガラスにおいて複数のガラス材料を混ぜて熱処理することで得られる。
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| − | * 多孔質ガラス 上記の分相ガラスを酸で溶かすことによって多孔質のガラスを得る。表面をイオン交換樹脂で修飾する事で同位体の分離に利用したり、特定の酵素を担持することで[[バイオリアクター]]で使用される。また、燃料電池等のガス拡散電極としての用途もある。
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| − | * [[リキッドガラス]]または[[液体ガラス]]、ガラス塗料
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| − | *[[ハイブリッドガラス]]は、珪素化合物である[[シリコーン樹脂]]と[[シラノール]]化合物及び熱可塑性[[プラスチック]]を化学的に複数の官能基において架橋させたシリケート化合物であり、常温領域の120-180度で軟化させ急冷することで形成するガラス質複合体である。
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| − | *[[有機ガラス]]（ゆうきガラス、organic glass）は、透明な[[プラスチック]]でできた「ガラス」である。
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| − | == 主なガラス製造会社 ==
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| − | * [[PPGインダストリーズ]]（米国）
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| − | * [[コーニング (企業)|コーニング]]（米国）
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| − | * [[サンゴバン]]（フランス）
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| − | * [[ピルキントン]]（英国）- フロート式板ガラスの製造法を発明した。
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| − | * [[住田光学ガラス]]（日本）
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| − | * [[旭硝子]]（日本）
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| − | * [[日本板硝子]]（日本）- 前述のピルキントン社を買収した、日本最大の板ガラスメーカー。
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| − | * [[日本電気硝子]]（日本）- [[NECグループ]]の[[FPD]]向けガラスメーカー。
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| − | * [[セントラル硝子]]（日本）
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| − | * [[HOYA]]（日本）- 光学ガラスメーカー。
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| − | * [[ハリオグラス]]（日本）
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| − | * [[オハラ (ガラスメーカー)|オハラ]]（日本）- 主に主要株主（[[セイコーホールディングス|セイコー]]および[[キヤノン]]）の製品に供給。
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| − | * [[近畿車輛]]（日本）- [[近鉄グループ|近鉄系]]、主に強化ガラスが中心。公共・医療・福祉関連施設等に導入実績あり。
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| − | * [[日本山村硝子]]（日本）- 飲料用向け中心のガラスボトルメーカー。
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| − | * [[石塚硝子]]（日本）- 飲料・テーブルウェア向中心のガラス製品メーカー。
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| − | * [[ハルナグラス]]（日本）- テーブルウェア向中心のガラス製品メーカー。
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| − | * [[岡本硝子]]（日本）- 硝子反射鏡、フライアイレンズなどを製造するガラス製品メーカー。
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| − | * [[上越クリスタル硝子]]（日本） - 花瓶・食器・照明など。[[上越クリスタル硝子|月夜野びーどろパーク]]を運営。
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| − | == 主なガラス工芸品・会社 ==
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| − | * [[ヴェネツィアン・グラス]]（イタリア）
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| − | * [[エッフェトレ・モレッティ]]（イタリア）
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| − | * [[ボヘミアガラス]]（チェコ）
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| − | * [[スワロフスキー]]（オーストリア）
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| − | * [[オレフォス・グラスブリュック]]（スウェーデン）
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| − | * [[イッタラ]]（フィンランド）
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| − | * [[カガミクリスタル]]（日本）
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| − | * [[江戸切子]]（日本）
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| − | * [[薩摩切子]]（日本）
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| − | * [[琉球ガラス]]（日本）
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| − | * [[佐竹ガラス]]（日本）
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| − | * [[喜南鈴硝子]]（日本）
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| − | * [[北一硝子]]（日本）
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| − | == 日本語での比喩 ==
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| − | 日本語ではガラスを使った以下のような[[修辞技法|比喩]]表現がある。なお、3.に関しては｢ガラスの天井｣が元来英語圏で提唱されており、彼の地でもこのような使われ方をしていることがわかる。
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| − | # ガラスの脆く壊れやすい性質から、わずかな負荷で破損・故障するもののたとえ。
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| − | #* 例：「[[ガラスの地球を救え]]」、「ガラスのミッション」（主に[[スバル・インプレッサ#初代GC・GF型（1992年-2000年）|初代インプレッサ]]のトランスミッション）
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| − | # 透明であるためガラスの向こう側がよく見えることから、'''｢内部の全てを包み隠さず明示している｣'''ことのたとえ。
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| − | #* 例：「[[マックス (機械メーカー)#経営理念|ガラス張りの経営に徹する]]」（[[マックス (機械メーカー)|マックス]]の経営理念の一つ）
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| − | # '''2.とは逆'''に透明であるためガラスそのものは見えにくいことから、'''｢実際に見えない｣'''もののたとえ。
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| − | #* 例：「[[ガラスの天井]]」
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| − | == 出典 ==
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| − | {{脚注ヘルプ}}
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| − | {{reflist}}
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| − | ==参考文献==
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| − | * 『ガラス工学ハンドブック』 編集委員：[[安井至]]、[[小川晋永]]、[[国分可紀]]、[[近藤敬]]、[[寺井良平]]、[[山根正之]]、[[和田正道]] （[[朝倉書店]]、1999年7月） ISBN 4-254-25238-2
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| − | == 関連項目 ==
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| − | {{wikiquote}}
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| − | {{Commonscat|Glass}}
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| − | {{Wiktionary}}
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| − | * [[ガラス工芸]]
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| − | * [[ガラス転移点]]
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| − | * [[ガラスモザイク]]
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| − | * [[ステンドグラス]]
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| − | * [[スピングラス]]
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| − | * [[江戸切子]]
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| − | * [[コアガラス]]
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| − | * [[クリスタル・ガラス]]
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| − | * [[硝子石]]
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| − | * [[サンキャッチャー]]
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| − | * [[ガラスペン]]
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| − | * [[ぽぴん]]
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| − | * [[氷コップ]]
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| − | * [[ガラス固化体]]
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| − | * [[コバルトガラス]]
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| − | * [[ガラス特性の計算]]
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| − | == 外部リンク ==
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| − | * [http://www.glassman.or.jp/ 社団法人 日本硝子製品工業会] - 日本における硝子生産業者の業界団体
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| − | * [http://j-glass.org/ 日本ガラス工芸学会] - ガラスの研究・振興を目的とした研究者等の学術組織
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| − | {{Normdaten}}
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| − | {{物質の状態}}
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