Кіріспе

Заттың шыныға айналуы (витрификация) – заттың шыныға, яғни кристалдық емес аморфты қатты денеге толық немесе ішінара өзгеруі. Шынылар сұйықтықтардан құрылымдық тұрғыдан ерекшеленеді және байланыстардың Хаусдорф өлшемділігі кристалдар сияқты: dimH = 3. Керамика өндірісінде витрификация олардың су өткізбеу қасиетіне жауап береді. Витрификация әдетте материалдарды сұйық күйге дейін қыздыру арқылы, содан кейін сұйықтықты, көбінесе жылдам салқындату арқылы, шыны өтпелі температурадан өтіп, шыны тәрізді қатты денеге айналу арқылы жүзеге асырылады. Кейбір химиялық реакциялар да шыныға айналуға себеп болады. Химиялық тұрғыдан алғанда, витрификация аморфты материалдарға немесе ретсіз жүйелерге тән және элементар бөлшектер (атомдар, молекулалар, құрылымдық блоктар) арасындағы байланыс белгілі бір шекті мәннен асып кеткенде пайда болады. Жылу тербелістері байланыстарды үзеді; сондықтан температура төмен болған сайын байланыс күші артады. Осы себепті аморфты материалдарда шыны өтпе температурасы (Tg) деп аталатын ерекше шекті температура болады: Tg төмен аморфты материалдар шыны тәрізді, ал Tg жоғары болғанда олар балқиды. Ең көп қолданылатындары – қыш ыдыстар, шыны және кейбір тағам түрлерін жасау, бірақ криоконсервациядағы антифриз сияқты сұйықтықты шыныландыру сияқты басқа да көптеген қолданыс орындары бар. Сөздің басқа мағынасында, шыны матрицасына материалды енгізу де витрификация деп аталады. Радиоактивті қалдықтарды витрификациялаудың маңызды түрі – оларды жою үшін қауіпсіз және тұрақты зат алу. Бір зерттеуде 79 жылы Везувий тауының атқылауы кезінде құрбанның миы жанартау күлінің қатты ыстығынан шыныға айналғаны айтылған; алайда бұл мәлімдеме күшті дауға түскен.

Керамика

Сырлау – балшық немесе керамикалық массаның отта пісіру процесінде біртіндеп жартылай қосылуы. Сырлау процесі барысында шыны тәрізді байланыстың мөлшері артады және пісірілген өнімнің көзге көрінетін кеуектілігі азаяды. Шыны тәрізді керамикалық массалар ашық кеуекті болады және түссіз немесе жартылай түссіз болуы мүмкін. Осы ретте, "нөлдік кеуектілік" 1%-дан төмен су сіңіру ретінде анықталуы мүмкін. Дегенмен, су сіңіру шарттарын әртүрлі стандарттық процедуралар белгілейді. Мысалы, ASTM стандарты бойынша: "Шыны тәрізділік термині көбінесе 0,5%-дан төмен су сіңіруді білдіреді, бірақ еден және қабырғалық плиткалар, сондай-ақ төмен вольтты электр оқшаулағыштары үшін 3%-ға дейін су сіңіру шыны деп есептеледі". Қыш ыдыстарды сырлау немесе сырлау арқылы су өткізбейтін етіп жасауға болады. Порцелин, сүйек қышы және санитарлық фаянс – сырланған қыш ыдыстардың мысалдары, олар тіпті сырланбаған күйінде де су өткізбейді. Тас қыш ыдыстар толық сырланған немесе жартылай сырланған болуы мүмкін; соңғы түрі сырланбағанда су өткізбейді.

Қолданбалар

Сахарозаны баяу салқындатқанда кристалл қант (немесе тас қант) пайда болады, бірақ жылдам салқындатқанда сіроп тәрізді мақта қант (candyfloss) түзіледі. Шынылану су сияқты сұйықтықтарда да жүзеге асуы мүмкін, әдетте өте жылдам салқындату арқылы немесе мұз кристалдарының пайда болуын тежейтін заттарды енгізу арқылы. Бұл, мұз кристалдарының түзілуіне әкелетін қарапайым мұздатудан өзгеше. Криоэлектрондық микроскопияда шынылану үлгілерді электронды микроскоппен зақымдамай бейнелеуге мүмкіндік беретіндей жылдамдықпен салқындату үшін қолданылады. 2017 жылы химия саласындағы Нобель сыйлығы осы технологияны жасағандарына берілді, оны ақуыздар немесе вирустар сияқты нысандарды бейнелеу үшін пайдалануға болады. Терезелер мен сусынға арналған ыдыстарда қолданылатын әдеттегі содалы әйнек кремний диоксидіне натрий карбонаты мен әк (кальций оксиді) қосу арқылы жасалады. Бұл қоспалар болмаса, кремний диоксиді балқыту үшін өте жоғары температураны қажет етеді, ал кейін (баяу салқындату арқылы) әйнекке айналады. Ядролық қалдықтарды немесе басқа да қауіпті қалдықтарды жою және ұзақ мерзімді сақтау үшін геомүлту әдісімен шынылану қолданылады. Қалдықтарды шыны құрайтын химиялық заттармен пеште арастырып, балқытылған әйнек түзеді, ол ыдыстарда қатып, қалдықтарды бекітеді. Соңғы қалдық түрі обсидианға ұқсайды және ол шырылдамайтын, берік материал болып табылады, ол қалдықтарды тиімді түрде тұтқындайды. Мұндай қалдықтарды ауа мен жер асты суларының ластануын ескермей, ұзақ уақыт сақтауға болады деп есептеледі. Көлемді шынылануда топырақ пен қалдықтарды жер астында жатқан жерінде балқыту үшін электродтар қолданылады. Қаттыланған қалдықтарды кең ауқымды ластану қаупінсіз жерден шығаруға болады. Тынық мұхитының солтүстік-батыс ұлттық зертханасының мәлімдемесіне сәйкес: "Шынылану қауіпті материалдарды мыңдаған жылдарға дейін сақталатын тұрақты әйнек түріне бекітеді".