Draaiglas in A Song of Ice & Fire: Waar Je Deze Krachtige Wapen Vindt

Dit is het vierde artikel in onze verkenning van de materiaalwereld van A Song of Ice and Fire, beter bekend als Game of Thrones. Je kunt de eerste drie artikelen in deze serie hier lezen.

Deze winter ging niet om sneeuw of ijs. Het ging om het zwarte materiaal dat in karrenladingen kwam van een eiland in de smalle zee.

Draaiglas, noemde het gewone volk. Het was zwart en puntig. Het was het wapen van keuze voor de wildelingen.

Ondanks zijn kleur, glinsterde het in de zon als metaal. Het had randen en vouwen als rots maar het barstte op de grond als ijs.

Met de dood voor de deur, was draaiglas de enige hoop voor de lange nacht. De mannen spraken met verbazing over de diepe mijnen waar het vandaan kwam. Glas, klein en groot, glinsterde in de duisternis, genesteld als juwelen in de scheuren van oude rots.

In de legendes van het gewone volk is draaiglas wat je krijgt als rotsen gesmolten worden door drakenvuur. De Oude Valyrische term voor draaiglas is immers 'zīrtys perzys', wat letterlijk vertaalt naar 'bevroren vuur'. Is het dan een wonder dat het de doden nog een keer kan doden?

De meesters wisten het beter. Het was niet de hitte van drakenvuur dat de rots smolt, maar de vloeibare woede van vulkanen, bloedend uit oude wonden. Ze noemden het bij zijn echte naam: obsidiaan.

Bevroren Vuur

We hebben misschien geen draaiglas, maar obsidiaan is een veelvoorkomend vulkanisch glas dat in veel delen van de wereld gevonden wordt. In Naturalis Historia, geschreven in 77 n.Chr., schrijft Plinius de Oudere dat '...onder de diverse vormen van glas mogen we obsidiaanglas rekenen, een stof zeer vergelijkbaar met de steen gevonden door Obsidius in Ethiopië'.

Het is niet bekend wanneer deze 'Obsidius' zijn ontdekking deed, maar glas in het algemeen was al honderdduizenden jaren bekend toen Plinius leefde. Feitelijk zijn obsidiaanobjecten ontdekt in archeologische sites daterend tot 700.000 v.Chr., wat glas een van de vroegst bekende ingenieursmaterialen maakt.

Gelijktijdig werd glas pas veel recenter een huishoudelijk materiaal. Tijdens de middeleeuwen moest je naar een kerk gaan om de splendeur te aanschouwen die gekleurd glas was.

Vandaag de dag hebben we echter een explosie van diverse soorten glas om ons heen. We drinken uit natron-kalkglas. We dragen lenzen gemaakt van Pyrex of flintglas. We kleeden onze gebouwen in floatglas, kroonglas en gelamineerd glas. We verwarmen chemische reagentia in borosilicaatglas. Autoglas is gehard. Chemisch versterkt glas, zoals Gorilla Glas, is speciaal ontwikkeld voor smartphones.

Er zijn glazen die in alle kleuren komen en selectief transparant zijn in het elektromagnetische spectrum. Er is UV-glas en infraroodglas. Er is zelfs electrochroom glas dat met een druk op de knop van kleur kan veranderen.

Natron-kalk-silica glazen

Technisch gezien is glas geen materiaal maar een toestand van materie. Net als alle materialen vast, vloeibaar of gas kunnen zijn, kunnen veel materialen een glas zijn.

De meeste van onze glazen beginnen met zand dat gesmolten wordt tot een vloeistof bij hoge temperatuur. Dit vloeibare zand wordt gemaakt om snel af te koelen — zo snel inderdaad dat de moleculen in het materiaal niet de tijd hebben om in de starre configuratie van een vast stof te vallen. Wat resulteert is een atoomaire rangschikking die tussen die van een vast stof en een vloeistof zit, zoals in de onderstaande afbeelding.

[a] De atoomaire rangschikking in glas [b] Atoomaire rangschikking in vast kwarts. Van Tom Husband, The sweet science of candy making

Kwarts (rechts te zien), bestaat uit een netjes gerangschikte hexagonale rooster terwijl glasachtige silica (links) rommelig en chaotisch is. Bijna alle elektrische, thermische en mechanische eigenschappen van glas komen van deze structuur.

De uitdaging is echter dat zand pas smelt bij ongeveer 1700 °C, wat het duur en moeilijk te verwerken maakt. Het toevoegen van natriumcarbonaat (soda) brengt het smeltpunt terug naar 1300 °C, wat 'natronglas' creëert.

Echter, dit glas is oplosbaar in water, wat het nutteloos maakt voor een groot aantal toepassingen. Denk aan ramen die in de regen oplossen!

De toevoeging van kalk lost dit probleem op door een chemisch stabiele mengsel te creëren. Dit type glas met ongeveer 70% zand, 18% soda en 12% kalk (calciumoxide) heet daarom natron-kalk-silica glas. Het is vandaag de dag het meest voorkomende type glas in de wereld en vormt de bulk van onze containers, vensterramen, flessen en potten.

Kroonglas

Vloeibaar glas is als kauwgom, in die zin dat het in elke vorm geblazen kan worden met hitte, lucht en de juiste apparatuur.

Handgeblazen 'kroonglas' was zeer populair voordat machines de taak van glasblazen overnamen. Enkele van de legendarische gekleurde glazen in middeleeuwse kathedralen zijn gemaakt van kroonglas.

Lucht in een klonter vloeibaar glas blazen expandeert het tot een holle bol of 'kroon'. De kroon wordt verhit en snel gedraaid zodat het uitvloeit tot een vel dat vervolgens in rechthoeken gesneden wordt. Het draaien resulteert onvermijdelijk in randen die dunner zijn dan het centrum. Dit is waarom oude gekleurde glasramen dikker aan de onderkant dan in het midden zijn gevonden.

Hoogpresterende thermische glazen

Typische natron-kalk glazen kunnen geen plotselinge temperatuurschwankingen weerstaan. Als je kokend water in een glasfles giet, zal het waarschijnlijk breken.

Het toevoegen van booroxide is gevonden om de thermische eigenschappen van glas te verbeteren terwijl de transparantie behouden blijft. Dit is vitaal, bijvoorbeeld wanneer je een exotherme reactie in een reageerbuis moet observeren. Borosilicaatglas stelt observatie toe zonder gevaar van een chemische lekkage.

Vandaag de dag heeft de introductie van glas-keramieken geresulteerd in glazen die een uitstekende warmteleiding en thermische schokbestendigheid hebben. Bijvoorbeeld, de NEXTREMA glas-keramieken van Schott AG kunnen temperaturen van tot 950 °C weerstaan met een totale thermische uitdijning van minder dan 1%.

De onderstaande video demonstreert de hoge thermische schokbestendigheid van drie NEXTREMA lijn glas-keramieken: transparant, opaak en doorschijnend. Een vel van elk van deze NEXTREMA glazen wordt in een oven verhit tot 350 °C. Ze worden dan uit de oven gehaald en in koud water gedompeld. Een traditioneel glas barst bij blootstelling aan zo'n extreme warmtevariatie. De NEXTREMA glas-keramieken komen echter ongeschonden eruit, zonder zichtbare tekens van hun gewelddadige verleden.

Glas-keramieken hebben kleine keramische inclusies ingebed in een amorfe glasmatrix. De keramische inclusies onderdrukken thermische uitdijging en bieden hoge warmteleiding wat samen zorgt dat deze materialen enorme temperatuursveranderingen kunnen weerstaan. Het totale volume van deze inclusies is meestal minder dan een miljoenste van het totale volume, wat ervoor zorgt dat het glas optisch transparant blijft.

Om meer te leren over glas-keramieken, lees ons gewijde artikel, Glas-Keramieken: Eigenschappen, Verwerking en Toepassingen.

Van Bran de Bouwer tot Bran de Gebroken

Als de kinderen van het bos, zijn we dus een lange weg afgelegd vanaf draaiglas. Als het volk van Westeros en Essos, bouwen we steden met onze materialen en schilderen ze met onze vreugdes, smarten en verlangens.

Met de miljoenen metalen, keramieken, glazen, polymeren en composieten aan onze voeten vandaag, zijn we niet de achterbuurten van de zeven koninkrijken. We zijn de erfgenamen van Valyria: een glorieus land vol magie en wonderen.
Als het verhaal dat begon met Bran de Bouwer eindigde met Bran de Gebroken, schrijven we voor onszelf een nog groter epos. Het eeuwenoude, ooit groeiende verhaal van onze materialen.

Ik werk in het frontlijngebied van het toepassen van machine learning en kunstmatige intelligentie op een van de vroegste inspanningen van de menselijke beschaving — in het begrijpen, benutten en ontwikkelen van nieuwe materialen.