Cam

Bir cam bina cephesi ⓘ

Cam, örneğin pencere camları, sofra takımları ve optikte yaygın pratik, teknolojik ve dekoratif kullanıma sahip, kristal olmayan, genellikle şeffaf amorf bir katıdır. Cam çoğunlukla erimiş formun hızlı soğutulması (söndürülmesi) ile oluşur; volkanik cam gibi bazı camlar doğal olarak oluşur. En bilinen ve tarihsel olarak en eski imal edilmiş cam türleri, kumun birincil bileşeni olan silika (silisyum dioksit veya kuvars) kimyasal bileşiğine dayanan "silikat camlardır". Yaklaşık %70 silika içeren soda-kireç camı, üretilen camın yaklaşık %90'ını oluşturur. Popüler kullanımda cam terimi genellikle sadece bu tür malzemelere atıfta bulunmak için kullanılır, ancak silika içermeyen camlar genellikle modern iletişim teknolojisindeki uygulamalar için arzu edilen özelliklere sahiptir. İçki bardakları ve gözlükler gibi bazı nesneler o kadar yaygın olarak silikat bazlı camdan yapılır ki, sadece bu malzemenin adıyla anılırlar. ⓘ

Kırılgan olmasına rağmen, gömülü silikat camı rahatsız edilmediği takdirde çok uzun süre hayatta kalabilir ve erken cam yapım kültürlerine ait birçok cam parçası örneği mevcuttur. Arkeolojik kanıtlar cam yapımının Mezopotamya, Mısır veya Suriye'de en az MÖ 3.600'lere kadar uzandığını göstermektedir. Bilinen en eski cam nesneler boncuklardır ve belki de metal işleme ya da fayans üretimi sırasında kazara üretilmişlerdir. Her şekle girebilme kolaylığı nedeniyle cam geleneksel olarak kase, vazo, şişe, kavanoz ve bardak gibi kaplar için kullanılmıştır. En katı formlarında, kağıt ağırlıkları ve mermerler için de kullanılmıştır. Cam, metal tuzları eklenerek renklendirilebilir veya emaye cam olarak boyanabilir ve basılabilir. Camın kırıcı, yansıtıcı ve geçirgen özellikleri camı optik lensler, prizmalar ve optoelektronik malzemelerin üretimi için uygun hale getirmektedir. Ekstrüde cam elyaflar, iletişim ağlarında optik elyaflar, havayı hapsetmek için cam yünü olarak matlaştırıldığında ısı yalıtım malzemesi veya cam elyaf takviyeli plastik (fiberglas) olarak uygulanmaktadır. ⓘ

Camdan yapılmış bir küre. İnsanoğlu, tarihi boyunca cam kürelere gizemli manalar yüklemiş; fal bakmak, geleceği görmek gibi amaçlarla onlardan yararlanmıştır. ⓘ

Cam ani soğutulmuş alkali ve toprak alkali metal oksitleriyle, diğer kimi metal oksitlerin çözülmesinden oluşan akışkan bir malzeme olup ana maddesi (SiO₂) silisyumdur. Cam amorf yapısını koruyarak katılaşır. Üretim sırasında hızlı soğuma nedeniyle kristal yapı yerine amorf yapı oluşur. Bu yapı cama sağlamlık ve saydamlık özelliğini kazandırır. Katılarda görülen kristallenme özelliklerini göstermediği için kimileyin sıvı olarak adlandırılır. Bu adlandırma esasen amorf yapısından dolayıdır. ⓘ

Mikroskobik yapı

Camsı silikanın (SiO₂) iki boyutlu amorf yapısı. Silisyum (Si) atomlarının etrafındaki oksijen (O) atomlarının dört yüzlü düzenine göre yerel düzen olmasına rağmen uzun menzilli düzen mevcut değildir. ⓘ

Mikroskobik olarak, tek bir kristal mükemmele yakın bir periyodik düzende atomlara sahiptir; bir polikristal birçok mikroskobik kristalden oluşur; ve cam gibi amorf bir katı mikroskobik olarak bile periyodik bir düzene sahip değildir. ⓘ

Camın (veya camsı katının) standart tanımı, hızlı eriyik söndürme ile oluşan bir katıdır. Ancak "cam" terimi genellikle daha geniş bir anlamda, sıvı hale doğru ısıtıldığında cam geçişi sergileyen kristal olmayan (amorf) herhangi bir katıyı tanımlamak için kullanılır. ⓘ

Cam amorf bir katıdır. Camın atomik ölçekli yapısı aşırı soğutulmuş bir sıvının yapısının özelliklerini paylaşmasına rağmen, cam bir katının tüm mekanik özelliklerini sergiler. Diğer amorf katılarda olduğu gibi, bir camın atomik yapısı kristal katılarda gözlemlenen uzun menzilli periyodiklikten yoksundur. Kimyasal bağlanma kısıtlamaları nedeniyle, camlar yerel atomik çok yüzlülere göre yüksek derecede kısa menzilli düzene sahiptir. Camın uzun süreler boyunca kayda değer ölçüde aktığı düşüncesi deneysel araştırmalar veya teorik analizlerle desteklenmemektedir (bkz. katılarda viskozite). Oda sıcaklığındaki cam akışının laboratuvar ölçümleri, 10¹⁷-10¹⁸ Pa s mertebesinde bir malzeme viskozitesi ile tutarlı bir hareket göstermektedir. ⓘ

Aşırı soğutulmuş bir sıvıdan oluşum

Fizikte çözülmemiş problem :

Akışkan veya normal bir katı ile camsı bir faz arasındaki geçişin doğası nedir? "Katı hal teorisindeki en derin ve en ilginç çözülmemiş problem muhtemelen camın doğası ve cam geçişi teorisidir." -P.W. Anderson

(fizikte daha fazla çözülmemiş problem)

Eriyik söndürme için, soğutma yeterince hızlıysa (karakteristik kristalleşme süresine göre) kristalleşme önlenir ve bunun yerine aşırı soğutulmuş sıvının düzensiz atomik konfigürasyonu Tg'de katı halde dondurulur. Bir malzemenin su verildiğinde cam oluşturma eğilimine cam oluşturma kabiliyeti denir. Bu yetenek sertlik teorisi ile tahmin edilebilir. Genel olarak bir cam, kristal formuna göre yapısal olarak metastabil bir durumda bulunur, ancak bazı durumlarda, örneğin ataktik polimerlerde, amorf fazın kristal bir benzeri yoktur. ⓘ

Cam, birinci dereceden faz geçişinin olmaması nedeniyle bazen sıvı olarak kabul edilir Burada hacim, entropi ve entalpi gibi bazı termodinamik değişkenler camsı geçiş aralığı boyunca süreksizdir. Cam geçiĢi, termal geniĢlik ve ısı kapasitesi gibi yoğun termodinamik değiĢkenlerin süreksiz olduğu ikinci dereceden bir faz geçiĢine benzer olarak tanımlanabilir, ancak bu yanlıĢtır. Faz dönüĢümlerinin denge teorisi cam için geçerli değildir ve dolayısıyla cam geçiĢi katılardaki klasik denge faz dönüĢümlerinden biri olarak sınıflandırılamaz. Ayrıca, diferansiyel tarama kalorimetresinde bulunduğu gibi, Tg'nin ısıtma hızına olan sıcaklık bağımlılığını tanımlamaz. ⓘ

Doğada görülme sıklığı

Cam doğal olarak volkanik magmadan oluşabilir. Obsidyen, bir volkandan çıkan felsik lavın hızla soğumasıyla oluşan yüksek silika (SiO₂) içeriğine sahip yaygın bir volkanik camdır. Impactite, bir göktaşının çarpmasıyla oluşan bir cam türüdür; Moldavite (orta ve doğu Avrupa'da bulunur) ve Libya çöl camı (doğu Sahra, doğu Libya ve batı Mısır çöllerinde bulunur) dikkate değer örneklerdir. Kuvarsın vitrifikasyonu, yıldırım kuma çarptığında da meydana gelebilir ve fulgurit adı verilen içi boş, dallanan kök benzeri yapılar oluşturur. Trinitit, Trinity nükleer bomba test alanındaki çöl tabanı kumundan oluşan camsı bir kalıntıdır. Güney Avustralya'da bulunan Edeowie camının Pleistosen otlak yangınlarından, yıldırım çarpmalarından ya da bir veya birkaç asteroid veya kuyruklu yıldızın hiper hızda çarpmasından kaynaklandığı öne sürülmektedir. ⓘ

• 

  Bir parça volkanik obsidyen camı

• 

  Moldavit, göktaşı çarpması sonucu oluşan doğal bir cam, Besednice, Bohemya'dan

• 

  Tüp fulguritler

• 

  Trinitite, Trinity nükleer silah testinden elde edilen bir cam

• 

  Libya çöl camı ⓘ

Tarih

MÖ 4. yüzyıldan kalma Roma kafes kabı ⓘ

Doğal olarak oluşan obsidyen camı, çok keskin kenarlar boyunca kırıldığı için Taş Devri toplumları tarafından kullanılmış, bu da onu kesici aletler ve silahlar için ideal hale getirmiştir. Cam yapımı, insanların demiri nasıl eriteceklerini keşfetmelerinden çok önce, en az 6000 yıl öncesine dayanmaktadır. Arkeolojik kanıtlar ilk gerçek sentetik camın Lübnan ve Kuzey Suriye kıyılarında, Mezopotamya'da veya eski Mısır'da yapıldığını göstermektedir. MÖ üçüncü binyılın ortalarına ait bilinen en eski cam nesneler, belki de başlangıçta metal işlemenin tesadüfi yan ürünleri (cüruflar) olarak ya da sırlamaya benzer bir işlemle yapılan cam öncesi camsı bir malzeme olan fayans üretimi sırasında yaratılan boncuklardı. Erken dönem camı nadiren saydamdı ve genellikle safsızlıklar ve kusurlar içeriyordu ve teknik olarak MÖ 15. yüzyıla kadar ortaya çıkmayan gerçek camdan ziyade fayanstı. Bununla birlikte, İndus Vadisi Uygarlığı'ndan çıkarılan ve MÖ 1700'den öncesine (muhtemelen MÖ 1900'lere) tarihlenen kırmızı-turuncu cam boncuklar, Mezopotamya'da MÖ 1600'lerde ve Mısır'da MÖ 1500'lerde ortaya çıkan sürekli cam üretiminden öncesine aittir. Geç Bronz Çağı boyunca Mısır ve Batı Asya'da cam yapım teknolojisinde hızlı bir büyüme yaşanmıştır. Bu döneme ait arkeolojik buluntular arasında renkli cam külçeler, kaplar ve boncuklar yer almaktadır. Erken dönem cam üretiminin çoğu taş işçiliğinden ödünç alınan öğütme tekniklerine dayanıyordu; örneğin camı soğuk halde öğütmek ve oymak gibi. ⓘ

Cam terimi Roma İmparatorluğu'nun son dönemlerinde gelişmiştir. Geç Latince bir terim olan glesum, muhtemelen şeffaf ve parlak bir maddeyi ifade eden Cermen kökenli bir sözcükten türemiştir. Roma İmparatorluğu'nun dört bir yanında evsel, mezarlık ve endüstriyel bağlamların yanı sıra uzak eyaletlerdeki pazar yerlerinde ticari eşyalar olarak da cam objeler bulunmuştur. Roma camı örnekleri eski Roma İmparatorluğu dışında Çin, Baltık ülkeleri, Orta Doğu ve Hindistan'da da bulunmuştur. Romalılar, cam nesne üzerinde kabartma bir tasarım oluşturmak için farklı renklerin kaynaşmış katmanlarını aşındırarak ve oyarak üretilen cameo camı mükemmelleştirmiştir. ⓘ

Geniş cam alanlarının ilk kullanımlarından biri olan Saint Denis Bazilikası korosundaki pencereler (19. yüzyılda restore edilen camlarıyla 13. yüzyılın başlarındaki mimari) ⓘ

Klasik dönem sonrası Batı Afrika'da Benin cam ve cam boncuk üreticisiydi. Cam, Orta Çağ boyunca Avrupa'da yaygın olarak kullanılmıştır. Anglo-Sakson camı İngiltere'de hem yerleşim hem de mezarlık alanlarında yapılan arkeolojik kazılarda bulunmuştur. 10. yüzyıldan itibaren cam, Chartres Katedrali ve Saint Denis Bazilikası'ndaki ünlü örnekleriyle kilise ve katedrallerin vitray pencerelerinde kullanılmıştır. 14. yüzyıla gelindiğinde mimarlar, Sainte-Chapelle, Paris (1203-1248) ve Gloucester Katedrali'nin doğu ucu gibi vitray duvarlı binalar tasarlıyordu. Avrupa'da Rönesans döneminde mimari tarzın değişmesiyle birlikte, büyük vitray pencerelerin kullanımı çok daha az yaygın hale geldi, ancak vitray 19. yüzyılda Gotik Uyanış mimarisiyle büyük bir canlanma yaşadı. ⓘ

13. yüzyılda Venedik'in Murano adası, büyük miktarlarda renkli süs parçaları üretmek için ortaçağ tekniklerini temel alan bir cam yapım merkezi haline gelmiştir. Murano cam üreticileri, pencereler, aynalar, gemi fenerleri ve mercekler için yaygın olarak kullanılan ve doğal kristale benzerliği nedeniyle bu isimle anılan son derece berrak renksiz cam kristallo'yu geliştirdiler. 13., 14. ve 15. yüzyıllarda Mısır ve Suriye'de cam kaplar üzerinde mineleme ve yaldızlama mükemmelleştirilmiştir. Bohemya, 17. yüzyılın sonlarına doğru cam üretimi için önemli bir bölge haline gelmiş ve 20. yüzyılın başlarına kadar da öyle kalmıştır. 17. yüzyıla gelindiğinde, İngiltere'de de Venedik geleneğinde cam üretiliyordu. Yaklaşık 1675 yılında George Ravenscroft kurşun kristal camı icat etti ve kesme cam 18. yüzyılda moda oldu. Süs camı objeler 19. yüzyılın sonlarında Art Nouveau döneminde önemli bir sanat aracı haline geldi. ⓘ

20. yüzyıl boyunca, yeni seri üretim teknikleri camın çok daha büyük miktarlarda yaygın olarak bulunabilmesine yol açarak onu bir yapı malzemesi olarak pratik hale getirdi ve camın yeni uygulamalarını mümkün kıldı. 1920'lerde, sanatın doğrudan kalıba kazındığı bir kalıp-aşındırma işlemi geliştirildi, böylece her bir döküm parça, camın yüzeyinde zaten görüntü varken kalıptan çıktı. Bu, üretim maliyetlerini düşürdü ve renkli camın daha geniş kullanımıyla birleşerek 1930'larda daha sonra Depresyon camı olarak bilinen ucuz cam eşyalara yol açtı. 1950'lerde İngiltere'de Pilkington Bros. erimiş kalay üzerinde yüzdürerek yüksek kaliteli, bozulmayan düz cam levhalar üreten float cam sürecini geliştirdi. Modern çok katlı binalar sıklıkla neredeyse tamamen camdan yapılmış perde duvarlarla inşa edilmektedir. Lamine cam, ön camlar için araçlara yaygın olarak uygulanmıştır. Gözlükler için optik cam Orta Çağ'dan beri kullanılmaktadır. Mercek üretimi giderek daha yetkin hale gelmiş, astronomlara yardımcı olmanın yanı sıra tıp ve bilimde başka uygulamalara da sahip olmuştur. Cam aynı zamanda birçok güneş enerjisi kolektöründe diyafram kapağı olarak da kullanılmaktadır. ⓘ

21. yüzyılda cam üreticileri, akıllı telefonların dokunmatik ekranlarında, tablet bilgisayarlarda ve diğer birçok bilgi cihazında yaygın olarak kullanılmak üzere kimyasal olarak güçlendirilmiş farklı cam markaları geliştirmiştir. Bunlar arasında Corning tarafından geliştirilen ve üretilen Gorilla glass, AGC Inc'in Dragontrail'i ve Schott AG'nin Xensation'ı bulunmaktadır. ⓘ

Camın tarihi antik çağlara uzanır. İlk olarak ne zaman üretildiği net olarak bilinmese de, elde mevcut en eski cam eşyalar yaklaşık olarak MÖ 2500 yıllarına ait Antik Mısır boncuklarıdır. Daha geç dönem Mısır bulgularında ise tüye benzer renkli zikzak paternleri olan cam kaplara rastlanır. Camdan, modern anlamda mozaik yapımına ise Ptolemaic devirde İskenderiye'de ve Antik Roma medeniyetlerinde rastlanır. ⓘ

Fiziksel özellikler

Optik

Cam, geometrik optiği takiben ışığı kırma, yansıtma ve iletme kabiliyeti nedeniyle optik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Camın optikteki en yaygın ve en eski uygulamaları mercekler, pencereler, aynalar ve prizmalardır. Camın temel optik özellikleri olan kırılma indisi, dağılım ve iletim, büyük ölçüde kimyasal bileşime ve daha az ölçüde de termal geçmişine bağlıdır. Optik cam tipik olarak 1,4 ila 2,4 arasında bir kırılma indisine ve 15 ila 100 arasında bir Abbe sayısına (dağılımı karakterize eden) sahiptir. Kırılma indisi yüksek yoğunluklu (kırılma indisi artar) veya düşük yoğunluklu (kırılma indisi azalır) katkı maddeleri ile değiştirilebilir. ⓘ

Cam saydamlığı, polikristal malzemelerde ışığı dağınık olarak saçan tane sınırlarının bulunmamasından kaynaklanır. Kristalleşmeye bağlı yarı opaklık, birçok camda füzyona neden olmak için yeterli olmayan bir sıcaklıkta uzun süre tutularak indüklenebilir. Bu şekilde, Réaumur'un cam porseleni olarak bilinen kristalli, devitrifiye malzeme üretilir. Camlar genellikle görünür ışığa karşı şeffaf olmalarına rağmen, ışığın diğer dalga boylarına karşı opak olabilirler. Silikat camlar genellikle 4 μm'de bir iletim kesintisi ile kızılötesi dalga boylarına karşı opak iken, ağır metal florür ve kalkojenit camlar sırasıyla 7 ve 18 μm'ye kadar kızılötesi dalga boylarına karşı şeffaftır. Metalik oksitlerin eklenmesi, metalik iyonlar belirli renklere karşılık gelen ışık dalga boylarını absorbe edeceğinden farklı renkli camlarla sonuçlanır. ⓘ

Diğer

Üretim sürecinde camlar dökülebilir, şekillendirilebilir, ekstrüde edilebilir ve düz levhalardan son derece karmaşık şekillere kadar değişen formlarda kalıplanabilir. Bitmiş ürün kırılgandır ve dayanıklılığı artırmak için lamine edilmediği veya temperlenmediği sürece kırılır. Cam tipik olarak inerttir, kimyasal saldırılara dayanıklıdır ve çoğunlukla suyun etkisine dayanabilir, bu da onu gıda maddeleri ve çoğu kimyasal madde için kapların üretimi için ideal bir malzeme haline getirir. Bununla birlikte, genellikle kimyasal saldırılara karşı oldukça dirençli olmasına rağmen, cam bazı koşullar altında korozyona uğrayacak veya çözünecektir. Belirli bir cam bileşimini oluşturan malzemeler, camın ne kadar çabuk aşınacağı üzerinde etkilidir. Yüksek oranda alkali veya toprak alkali element içeren camlar, diğer cam bileĢimlerine göre korozyona daha duyarlıdır. ⓘ

Camın yoğunluğu, erimiş silika için santimetreküp başına 2,2 gram (2.200 kg/m³) ile yoğun çakmaktaşı cam için santimetreküp başına 7,2 gram (7.200 kg/m³) arasında değişen değerlerle kimyasal bileşime göre değişir. Cam çoğu metalden daha güçlüdür; saf, kusursuz camın teorik gerilme mukavemetinin 14 gigapaskal (2.000.000 psi) ila 35 gigapaskal (5.100.000 psi) arasında olduğu tahmin edilmektedir; bunun nedeni kırılmadan tersine çevrilebilir sıkıştırmaya maruz kalabilmesidir. Ancak, çiziklerin, kabarcıkların ve diğer mikroskobik kusurların varlığı, çoğu ticari camda 14 megapaskal (2.000 psi) ila 175 megapaskal (25.400 psi) arasında tipik bir aralığa yol açar. Sertleştirme gibi çeşitli işlemler camın mukavemetini artırabilir. Dikkatle çekilmiş kusursuz cam lifleri 11,5 gigapaskala (1.670.000 psi) kadar mukavemetle üretilebilir. ⓘ

Tanınmış akış

Eski pencerelerin bazen alt kısımlarının üst kısımlarından daha kalın olduğu gözlemi, camın yüzyıllar boyunca aktığı görüşünü destekleyen bir kanıt olarak sunulmakta ve camın bir şekilden diğerine akan sıvı özelliğini sergilediği varsayılmaktadır. Bu varsayım yanlıştır, çünkü cam katılaştıktan sonra akmayı durdurur. Eski camda gözlemlenen sarkmalar ve dalgalanmalar camın yapıldığı gün zaten vardı; geçmişte kullanılan üretim süreçleri kusurlu yüzeylere ve homojen olmayan kalınlığa sahip levhalar üretiyordu. (Günümüzde kullanılan mükemmele yakın düz cam ancak 1960'larda yaygınlaşmıştır). ⓘ

Ortaçağ pencerelerindeki cam akış hızı 2017 yılında hesaplanmıştır. Camın oda sıcaklığında beklenenden 16 mertebe (10¹⁶ kat) daha az viskoz olduğu (dolayısıyla daha serbest aktığı) bulunmuştur - soda-kireç-silikat camına dayanan önceki tahminlerden 16 mertebe daha az. Akış hızının milyar yılda 1 nm'yi geçmeyeceği tahmin edilmiştir. ⓘ

Türleri

Silikat

Kuvars kumu (silika) ticari cam üretiminde ana hammaddedir ⓘ

Silikon dioksit (SiO₂) camın yaygın bir temel bileşenidir. Erimiş kuvars, kimyasal olarak saf silikadan yapılmış bir camdır. Çok düşük termal genleşmeye ve termal şoka karşı mükemmel dirence sahiptir, kırmızı sıcakken suya daldırıldığında hayatta kalabilir, yüksek sıcaklıklara (1000-1500 °C) ve kimyasal ayrışmaya karşı dayanıklıdır ve çok serttir. Ayrıca sıradan camdan daha geniş bir spektral aralıkta şeffaftır, görünürden hem UV hem de IR aralıklarına kadar uzanır ve bazen bu dalga boylarına karşı şeffaflığın gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Erimiş kuvars, fırın tüpleri, aydınlatma tüpleri, eritme potaları gibi yüksek sıcaklık uygulamaları için kullanılır. Ancak, yüksek erime sıcaklığı (1723 °C) ve viskozitesi çalışmayı zorlaştırır. Bu nedenle, normalde erime sıcaklığını düşürmek ve cam işlemeyi kolaylaştırmak için başka maddeler (flakslar) eklenir. ⓘ

Soda-kireç

Sodyum karbonat (Na₂CO₃, "soda") yaygın bir katkı maddesidir ve cam geçiş sıcaklığını düşürmeye yarar. Bununla birlikte, sodyum silikat suda çözünür, bu nedenle kireç (CaO, kalsiyum oksit, genellikle kireçtaşından elde edilir), bazı magnezyum oksit (MgO) ve alüminyum oksit (Al₂O₃) kimyasal dayanıklılığı artırmak için eklenen diğer yaygın bileşenlerdir. Soda-kireç camları (Na₂O) + kireç (CaO) + magnezya (MgO) + alümina (Al₂O₃), üretilen camın %75'inden fazlasını oluşturur ve ağırlık olarak yaklaşık %70 ila 74 silika içerir. Soda-kireç-silikat cam şeffaftır, kolayca şekillendirilebilir ve pencere camı ve sofra takımları için en uygun olanıdır. Bununla birlikte, yüksek termal genleşmeye ve ısıya karşı zayıf dirence sahiptir. Soda-kireç camı tipik olarak pencereler, şişeler, ampuller ve kavanozlar için kullanılır. ⓘ

Stabilizatörler, camın kimyasal dayanımı, kırılma indisi, dielektrik nitelikleri üzerinde etki yaparlar. Formülüne stabilizatör ilave edilmemiş bir cam su karşısında stabil nitelik göstermez. Bu camlara su camı denilir. Stabilazatör olarak kullanılan maddelerin başlıcaları CaO, BaO, PbO, MgO ve ZnO dur. CaO kireç taşının (CaCO₃), MgO ise dolomitin (MgCO₃) cam formülüne katılması ile sağlanmış olur. Bu iki maddenin ısıtılması ile bünyelerindeki CO₂ çıkar ve geriye oksitler kalır. CaCO₃ = CaO+ CO₂ gibi. ⓘ

Borosilikat

Bir Pyrex borosilikat cam ölçü kabı ⓘ

Borosilikat camlar (örneğin Pyrex, Duran) tipik olarak %5-13 bor trioksit (B₂O₃) içerir. Borosilikat camlar oldukça düşük termal genleşme katsayılarına sahiptir (7740 Pyrex CTE, tipik bir soda-kireç camı için yaklaşık 9×10-6/°C ile karşılaştırıldığında 3.25×10-6/°C'dir). Bu nedenle, termal genleşmenin neden olduğu strese daha az maruz kalırlar ve dolayısıyla termal şoktan kaynaklanan çatlamaya karşı daha az savunmasızdırlar. Yaygın olarak laboratuar gereçleri, ev tipi pişirme kapları ve kapalı hüzmeli araba farları için kullanılırlar. ⓘ

Kurşun

Silikat camına kurşun(II) oksit eklenmesi erime noktasını ve eriyiğin viskozitesini düşürür. Kurşun camın yüksek yoğunluğu (silika + kurşun oksit (PbO) + potasyum oksit (K₂O) + soda (Na₂O) + çinko oksit (ZnO) + alümina) yüksek elektron yoğunluğuna ve dolayısıyla yüksek kırılma indisine neden olarak cam eşyaların görünümünü daha parlak hale getirir ve belirgin şekilde daha fazla speküler yansımaya ve artan optik dağılıma neden olur. Kurşun cam yüksek elastikiyete sahiptir, bu da cam eşyayı daha işlenebilir hale getirir ve vurulduğunda net bir "çınlama" sesi çıkarır. Ancak, kurşun cam yüksek sıcaklıklara iyi dayanamaz. Kurşun oksit ayrıca diğer metal oksitlerin çözünürlüğünü kolaylaştırır ve renkli camlarda kullanılır. Kurşun cam eriyiğinin viskozitesindeki düşüş çok önemlidir (soda camına kıyasla yaklaşık 100 kat); bu da kabarcıkların daha kolay çıkarılmasını ve daha düşük sıcaklıklarda çalışılmasını sağlar, dolayısıyla camsı emayelerde ve cam lehimlerinde katkı maddesi olarak sıkça kullanılır. Pb²⁺ iyonunun yüksek iyonik yarıçapı onu oldukça hareketsiz hale getirir ve diğer iyonların hareketini engeller; bu nedenle kurşun camlar yüksek elektrik direncine sahiptir, soda-kireç camından yaklaşık iki kat daha yüksektir (108,5'e karşı 106,5 Ω⋅cm, 250 °C'de DC). ⓘ

Alüminosilikat

Alüminosilikat cam tipik olarak %5-10 alümina (Al₂O₃) içerir. Alüminosilikat camın eritilmesi ve şekillendirilmesi borosilikat bileşimlere kıyasla daha zor olma eğilimindedir, ancak mükemmel termal dirence ve dayanıklılığa sahiptir. Alüminosilikat cam, cam takviyeli plastikler (tekneler, oltalar, vb.), ocak üstü pişirme kapları ve halojen ampul camı yapımında kullanılan fiberglas için yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Diğer oksit katkı maddeleri

Baryum ilavesi de kırılma indisini artırır. Toryum oksit cama yüksek kırılma indisi ve düşük dağılma özelliği kazandırır ve eskiden yüksek kaliteli lens üretiminde kullanılırdı, ancak radyoaktivitesi nedeniyle modern gözlüklerde yerini lantan oksite bırakmıştır. Demir, örneğin film projektörleri için ısı emici filtrelerde kızılötesi radyasyonu absorbe etmek için cama dahil edilebilirken, seryum (IV) oksit ultraviyole dalga boylarını absorbe eden cam için kullanılabilir. Flor camın dielektrik sabitini düşürür. Flor yüksek derecede elektronegatiftir ve malzemenin polarize edilebilirliğini düşürür. Florürlü silikat camlar entegre devrelerin üretiminde yalıtkan olarak kullanılır. ⓘ

Cam-seramikler

İhmal edilebilir termal genleşmeye sahip yüksek mukavemetli cam-seramik ocak ⓘ

Cam-seramik malzemeler hem kristalin olmayan cam hem de kristalin seramik fazları içerir. Isıl işlemle bir baz camın kontrollü çekirdeklenmesi ve kısmi kristalizasyonu ile oluşurlar. Kristalin taneler genellikle tane sınırlarının kristal olmayan taneler arası fazı içine gömülüdür. Cam-seramikler, metaller veya organik polimerlere kıyasla avantajlı termal, kimyasal, biyolojik ve dielektrik özellikler sergiler. ⓘ

Cam-seramiklerin ticari açıdan en önemli özelliği termal şoklara karşı dayanıklı olmalarıdır. Bu nedenle, cam seramikler tezgah üstü pişirme ve endüstriyel işlemler için son derece kullanışlı hale gelmiştir. Kristalin seramik fazın negatif termal genleşme katsayısı (CTE) camsı fazın pozitif CTE'si ile dengelenebilir. Belirli bir noktada (~%70 kristal) cam-seramik sıfıra yakın net bir CTE'ye sahiptir. Bu tür cam-seramikler mükemmel mekanik özellikler sergiler ve 1000 °C'ye kadar tekrarlanan ve hızlı sıcaklık değişimlerine dayanabilir. ⓘ

Fiberglas

Fiberglas (cam elyaf takviyeli plastik, GRP olarak da adlandırılır), plastik bir reçinenin cam elyaflarla güçlendirilmesiyle yapılan kompozit bir malzemedir. Camın eritilmesi ve camın lifler halinde gerilmesi ile yapılır. Bu lifler birlikte bir kumaş şeklinde dokunur ve plastik bir reçine içinde sertleşmeye bırakılır. Fiberglas hafif ve korozyona dayanıklı olma özelliklerine sahiptir ve iyi bir yalıtkandır, bu da bina yalıtım malzemesi ve tüketici ürünleri için elektronik muhafaza olarak kullanılmasını sağlar. Fiberglas ilk olarak İkinci Dünya Savaşı sırasında Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri'nde radom üretiminde kullanılmıştır. Fiberglasın kullanım alanları arasında yapı ve inşaat malzemeleri, tekne gövdeleri, araba gövde parçaları ve havacılık ve uzay kompozit malzemeleri bulunmaktadır. ⓘ

Cam elyaf yünü mükemmel bir ısı ve ses yalıtım malzemesidir ve genellikle binalarda (örneğin tavan arası ve boşluklu duvar yalıtımı) ve sıhhi tesisatta (örneğin boru yalıtımı) ve ses yalıtımında kullanılır. Erimiş camın merkezcil kuvvetle ince bir ağdan geçirilmesi ve yüksek hızlı bir hava akımı kullanılarak ekstrüde cam liflerinin kısa uzunluklara kırılmasıyla üretilir. Lifler yapışkan bir sprey ile yapıştırılır ve elde edilen yün mat kesilerek rulo veya paneller halinde paketlenir. ⓘ

Silikat olmayan

BIR CD-RW (CD). Kalkojenit cam, yeniden yazılabilir CD ve DVD katı hal bellek teknolojisinin temelini oluşturur. ⓘ

Yaygın silika bazlı camların yanı sıra, metaller, alüminatlar, fosfatlar, boratlar, kalkojenitler, florürler, germanatlar (GeO₂ bazlı camlar) dahil olmak üzere diğer birçok inorganik ve organik malzeme de cam oluşturabilir, telluritler (TeO₂ bazlı camlar), antimonatlar (Sb₂O₃ bazlı camlar), arsenatlar (As₂O₃ bazlı camlar), titanatlar (TiO₂ bazlı camlar), tantalatlar (Ta₂O₅ bazlı camlar), nitratlar, karbonatlar, plastikler, akrilik ve diğer birçok madde. Bu camlardan bazıları (örneğin Germanyum dioksit (GeO₂, Germania), birçok açıdan silika, florür, alüminat, fosfat, borat ve kalkojenit camların yapısal bir analoğu) iletişim ağlarındaki fiber optik dalga kılavuzlarında ve diğer özel teknolojik uygulamalarda kullanımları için yararlı fiziko-kimyasal özelliklere sahiptir. ⓘ

Silika içermeyen camlar genellikle zayıf cam oluşturma eğilimlerine sahip olabilir. Aerodinamik kaldırma (eriyiğin bir gaz akımı üzerinde yüzerken soğutulması) veya splat söndürme (eriyiğin iki metal örs veya silindir arasına bastırılması) yoluyla kapsız işleme dahil olmak üzere yeni teknikler, soğutma hızını artırmak veya kristal çekirdeklenme tetikleyicilerini azaltmak için kullanılabilir. ⓘ

Amorf metaller

Milimetre ölçekli amorf metal numuneleri ⓘ

Geçmişte, yüksek yüzey alanı konfigürasyonlarına (şeritler, teller, filmler vb.) sahip küçük amorf metal partileri, son derece hızlı soğutma oranlarının uygulanması yoluyla üretilmiştir. Amorf metal teller, erimiş metalin dönen bir metal disk üzerine püskürtülmesiyle üretilmiştir. ⓘ

Daha yakın zamanlarda, kalınlığı 1 milimetreyi aşan katmanlar halinde bir dizi alaşım üretilmiştir. Bunlar yığın metalik camlar (BMG) olarak bilinmektedir. Liquidmetal Technologies bir dizi zirkonyum bazlı BMG satmaktadır. ⓘ

Geleneksel çelik alaşımlarında bulunanların çok ötesinde mekanik özellikler gösteren amorf çelik yığınları da üretilmiştir. ⓘ

Deneysel kanıtlar, Al-Fe-Si sisteminin eriyikten hızlı bir şekilde soğutulduğunda amorf bir forma ("q-cam" olarak adlandırılır) birinci dereceden bir geçiş geçirebileceğini göstermektedir. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri, q-camının eriyikten her yönde düzgün küresel bir büyüme ile ayrı parçacıklar halinde çekirdeklendiğini göstermektedir. X-ışını kırınımı q-camının izotropik doğasını ortaya koyarken, cam ve eriyik fazları arasında bir arayüzey süreksizliği (veya iç yüzey) olduğunu ima eden bir çekirdeklenme bariyeri mevcuttur. ⓘ

Polimerler

Önemli polimer camlar amorf ve camsı farmasötik bileşikleri içerir. Bunlar kullanışlıdır çünkü bileşiğin çözünürlüğü, aynı kristal bileşime kıyasla amorf olduğunda büyük ölçüde artar. Yeni ortaya çıkan birçok farmasötik, kristal formlarında pratik olarak çözünmez. Günlük kullanımdan aşina olunan birçok polimer termoplastik camdır. Cam şişeler veya gözlükler gibi birçok uygulama için polimer camlar (akrilik cam, polikarbonat veya polietilen tereftalat) geleneksel cama göre daha hafif bir alternatiftir. ⓘ

Moleküler sıvılar ve erimiş tuzlar

Moleküler sıvılar, elektrolitler, erimiş tuzlar ve sulu çözeltiler, kovalent bir ağ oluşturmayan ancak yalnızca zayıf van der Waals kuvvetleri veya geçici hidrojen bağları yoluyla etkileşime giren farklı moleküllerin veya iyonların karışımlarıdır. Birbirine benzemeyen boyut ve şekle sahip üç veya daha fazla iyonik türün karışımında kristalleşme o kadar zor olabilir ki sıvı kolayca aşırı soğutularak cam haline getirilebilir. Örnekler arasında 4<R<8 bileşim aralığında LiCl:RH₂O (lityum klorür tuzu ve su moleküllerinden oluşan bir çözelti) şeker camı veya Ca_0.4K_0.6(NO₃)_1.4 bulunur. Ba katkılı Li-cam ve Ba katkılı Na-cam formundaki cam elektrolitler, modern lityum-iyon pil hücrelerinde kullanılan organik sıvı elektrolitlerle tanımlanan sorunlara çözüm olarak önerilmiştir. ⓘ

Üretim

Robotize düz cam boşaltma ⓘ

Cam partisinin hazırlanması ve karıştırılmasının ardından hammaddeler fırına taşınır. Seri üretim için soda-kireç camı, cam eritme fırınlarında eritilir. Özel camlar için daha küçük ölçekli fırınlar arasında elektrikli eriticiler, pota fırınları ve günlük tanklar bulunur. Eritme, homojenizasyon ve arıtma (kabarcıkların giderilmesi) iĢlemlerinden sonra cam oluĢturulur. Pencere ve benzeri uygulamalar için düz cam, 1953 ve 1957 yılları arasında Sir Alastair Pilkington ve Kenneth Bickerstaff tarafından geliştirilen ve erimiş camın yerçekimi etkisi altında engellenmeden aktığı erimiş bir kalay banyosu kullanarak sürekli bir cam şeridi oluşturan İngiltere'deki Pilkington Brothers tarafından geliştirilen float cam işlemi ile oluşturulur. Camın üst yüzeyi, cilalı bir yüzey elde etmek için basınç altında nitrojene tabi tutulur. Yaygın ĢiĢeler ve kavanozlar için konteyner camı üfleme ve presleme yöntemleriyle oluĢturulur. Bu cam genellikle suya daha dayanıklı olması için kimyasal olarak (daha fazla alümina ve kalsiyum oksit ile) hafifçe modifiye edilir. ⓘ

Cam üfleme ⓘ

İstenilen form elde edildikten sonra, cam genellikle gerilimlerin giderilmesi ve camın sertliğinin ve dayanıklılığının artırılması için tavlanır. Kimyasal dayanıklılığı (cam kap kaplamaları, cam kap iç işlemi), mukavemeti (sertleştirilmiş cam, kurşun geçirmez cam, ön camlar) veya optik özellikleri (yalıtımlı cam, yansıma önleyici kaplama) iyileştirmek için yüzey işlemleri, kaplamalar veya laminasyon takip edebilir. ⓘ

Yeni kimyasal cam bileşimleri veya yeni işleme teknikleri başlangıçta küçük ölçekli laboratuvar deneylerinde araştırılabilir. Laboratuvar ölçekli cam eriyikleri için hammaddeler genellikle seri üretimde kullanılanlardan farklıdır çünkü maliyet faktörü düşük bir önceliğe sahiptir. Laboratuvarda çoğunlukla saf kimyasallar kullanılır. Hammaddelerin nemle veya ortamdaki diğer kimyasallarla (alkali veya toprak alkali metal oksitler ve hidroksitler veya bor oksit gibi) reaksiyona girmemesine veya safsızlıkların miktarının belirlenmesine (tutuşma kaybı) dikkat edilmelidir. Cam eritme sırasındaki buharlaĢma kayıpları hammadde seçimi sırasında göz önünde bulundurulmalıdır; örneğin, sodyum selenit kolayca buharlaĢan selenyum dioksite (SeO₂) tercih edilebilir. Ayrıca, alümina (Al₂O₃) yerine alüminyum hidroksit (Al(OH)₃) gibi nispeten inert olanlar yerine daha kolay reaksiyona giren hammaddeler tercih edilebilir. Genellikle, pota malzemesinden kaynaklanan kirlenmeyi azaltmak için eritme iĢlemi platin potalarda gerçekleĢtirilir. Cam homojenliği, hammadde karışımının (cam yığını) homojenleştirilmesi, eriyiğin karıştırılması ve ilk eriyiğin ezilerek yeniden eritilmesiyle sağlanır. Elde edilen cam genellikle işleme sırasında kırılmayı önlemek için tavlanır. ⓘ

Renk

Camda renk, homojen olarak dağılmıĢ elektrik yüklü iyonların (veya renk merkezlerinin) eklenmesiyle elde edilebilir. Sıradan soda-kireç camı ince kesitte renksiz görünürken, demir (II) oksit (FeO) safsızlıkları kalın kesitlerde yeĢil bir renk tonu oluĢturur. Cama mor bir renk veren manganez dioksit (MnO₂), FeO tarafından verilen yeşil tonu gidermek için eklenebilir. Yeşil şişe üretiminde FeO ve krom (III) oksit (Cr₂O₃) katkı maddeleri kullanılır. Demir (III) oksit ise sarı veya sarı-kahverengi cam üretir. Düşük konsantrasyonlarda (%0,025 ila 0,1) kobalt oksit (CoO) zengin, koyu mavi kobalt camı üretir. Krom çok güçlü bir renklendiricidir ve koyu yeĢil renk verir. Karbon ve demir tuzlarıyla birleĢen sülfür sarımsıdan neredeyse siyaha kadar değiĢen kehribar rengi cam üretir. Bir cam eriyiği de indirgeyici bir yanma atmosferinden kehribar rengi alabilir. Kadmiyum sülfür imparatorluk kırmızısı üretir ve selenyum ile birlikte sarı, turuncu ve kırmızı tonları üretebilir. Katkı maddesi Bakır(II) oksit (CuO), donuk kahverengi-kırmızı bir renk veren Bakır(I) oksitin (Cu₂O) aksine camda turkuaz bir renk üretir. ⓘ

• 

  Demir(II) oksit ve krom(III) oksit katkı maddeleri genellikle yeşil şişelerin üretiminde kullanılır.

• 

  Kobalt oksit Bristol mavisi cam gibi zengin, koyu mavi cam üretir.

• 

  Farklı oksit katkıları camda farklı renkler üretir: turkuaz (Bakır (II) oksit), mor (Manganez dioksit) ve kırmızı (Kadmiyum sülfür).

• 

  Sarı cam kaplamalı kırmızı cam şişe

• 

  Kehribar renkli cam

• 

  Dört renkli Roma cam kasesi, M.Ö. 1. yüzyıl dolaylarında üretilmiştir. ⓘ

Bu bileşenler genelde adi camın formülüne girmezler, ancak değişik cam türlerinde değişik etkiler sağlamak üzere kullanılan oksitlerdir. Mesela:

• Mangan dioksit (MnO₂) camın rengini açar,
• Arsenik (As₂O₃) renk verir, saflaştırır,
• Sülfür (Na₂SO₄) redükleyicidir,
• Potasyum nitrat (KNO₃) camın saydamlığını giderir. ⓘ

Kullanım Alanları

Londra'daki Shard cam gökdeleni ⓘ

Mimari ve pencereler

Soda-kireç levha cam, tipik olarak binaların dış duvarlarında pencere olarak şeffaf cam malzemesi olarak kullanılır. Düz veya haddelenmiş cam levha ürünleri, malzemenin çizilmesi ve koparılması, lazer kesim, su jetleri veya elmas bıçaklı testere ile boyutuna göre kesilir. Cam, güvenlik için termal veya kimyasal olarak temperlenebilir (güçlendirilebilir) ve ısıtma sırasında bükülebilir veya kavislendirilebilir. Çizilmeye karşı direnç, belirli ışık dalga boylarını engelleme (örneğin kızılötesi veya ultraviyole), kir tutmama (örneğin kendi kendini temizleyen cam) veya değiştirilebilir elektrokromik kaplamalar gibi belirli işlevler için yüzey kaplamaları eklenebilir. ⓘ

Yapısal cam sistemleri, cam binaların artık birçok modern şehrin siluetine hakim olduğu modern zamanların en önemli mimari yeniliklerinden birini temsil etmektedir. Bu sistemler, cam panellerin köşelerindeki girintilere gömülü paslanmaz çelik bağlantı parçaları kullanarak güçlendirilmiş camların desteksiz görünmesini sağlar ve aynı hizada bir dış cephe oluşturur. Strüktürel cam sistemlerinin kökleri on dokuzuncu yüzyılın demir ve cam konservatuarlarına dayanmaktadır ⓘ

Sofra Takımları

Cam, sofra takımlarının temel bir bileşenidir ve tipik olarak su, bira ve şarap bardakları için kullanılır. Şarap kadehleri tipik olarak stemware, yani bir kase, sap ve ayaktan oluşan kadehlerdir. Kristal veya kurĢun kristal camlar kesilip parlatılarak pırıltılı yüzeylere sahip dekoratif içki bardakları üretilebilir. Sofra takımlarında camın diğer kullanım alanları arasında sürahiler, sürahiler, tabaklar ve kaseler yer almaktadır. ⓘ

• 

  Şarap kadehleri ve diğer cam sofra takımları

• 

  Çukurlu cam bira sürahisi

• 

  Kesilmiş kurşun kristal cam

• 

  Bir cam sürahi ve tıpa ⓘ

Paketleme

Camın inert ve geçirimsiz yapısı, onu cam şişeler ve kavanozlar gibi gıda ve içecek ambalajları için istikrarlı ve yaygın olarak kullanılan bir malzeme haline getirmektedir. Çoğu konteyner camı, üfleme ve presleme teknikleriyle üretilen soda-kireç camıdır. Konteyner camı, düz cama göre daha düşük magnezyum oksit ve sodyum oksit içeriğine ve daha yüksek silika, kalsiyum oksit ve alüminyum oksit içeriğine sahiptir. Suda çözünmeyen oksitlerin daha yüksek içeriği, suya karşı biraz daha yüksek kimyasal dayanıklılık sağlar, bu da içeceklerin ve yiyeceklerin depolanması için avantajlıdır. Cam ambalaj sürdürülebilirdir, kolayca geri dönüştürülebilir, yeniden kullanılabilir ve yeniden doldurulabilir. ⓘ

Elektronik uygulamaları için cam, entegre pasif cihazların, ince film yığın akustik rezonatörlerin üretiminde bir alt tabaka olarak ve entegre devrelerin ve diğer yarı iletkenlerin yüksek üretim hacimlerinde çok ince cam bazlı kapsüllenmesi de dahil olmak üzere cihaz paketlemesinde hermetik bir sızdırmazlık malzemesi olarak kullanılabilir. ⓘ

Laboratuvarlar

Cam, nispeten ucuz olması, deney için gerekli şekillere kolayca dönüştürülebilmesi, temiz tutulmasının kolay olması, sıcak ve soğuk işlemlere dayanabilmesi, genellikle birçok reaktifle reaktif olmaması ve şeffaflığı sayesinde kimyasal reaksiyonların ve süreçlerin gözlemlenmesine olanak sağlaması nedeniyle bilimsel laboratuvarlarda deneysel aparatların üretimi için önemli bir malzemedir. Laboratuvar cam eşyası uygulamaları arasında şişeler, petri kapları, test tüpleri, pipetler, dereceli silindirler, kimyasal işlemler için cam kaplı metalik kaplar, fraksiyonlama kolonları, cam borular, Schlenk hatları, göstergeler ve termometreler yer alır. Standart laboratuvar cam malzemelerinin çoğu 1920'lerden bu yana seri üretiliyor olsa da, bilim insanları deneysel gereksinimleri için ısmarlama cam aparatlar üretmek üzere hala yetenekli cam üfleyicileri istihdam etmektedir. ⓘ

• 

  Laboratuvar düzeneğinde bir Vigreux sütunu

• 

  Dört portlu bir Schlenk hattı

• 

  Dereceli silindirler

• 

  Erlenmeyer şişesi ⓘ

Optik

Cam, ışığı kırma, yansıtma ve iletme kabiliyeti sayesinde optikte her yerde bulunan bir malzemedir. Bu ve diğer optik özellikler, değişen kimyasal bileşimler, ısıl işlem ve üretim teknikleri ile kontrol edilebilir. Camın optikteki birçok uygulaması arasında görme düzeltme camları, görüntüleme optikleri (örneğin teleskoplar, mikroskoplar ve kameralardaki lensler ve aynalar), telekomünikasyon teknolojisindeki fiber optikler ve entegre optikler yer almaktadır. Mikrolensler ve gradyan indeksli optikler (kırılma indisinin tekdüze olmadığı) örneğin optik disklerin okunmasında, lazer yazıcılarda, fotokopi makinelerinde ve lazer diyotlarda uygulama alanı bulmaktadır. ⓘ

Sanat

Alman vitray panosunun 1444 tarihli Ziyaret bölümü; beyaz cam, siyah camsı boya, sarı gümüş leke ve "zeytin yeşili" kısımlar emaye dahil olmak üzere çeşitli renklerde pot metal renkli cam. Kırmızı gökyüzündeki bitki desenleri, fırınlanmadan önce kırmızı camdaki siyah boyanın kazınmasıyla oluşturulmuştur. Yeni kurşun kamalarla restore edilmiş bir panel. ⓘ

Sanat olarak camın tarihi en az M.Ö. 1300'lere kadar uzanmaktadır; Tutankamon'un göğüslüğünde bulunan doğal cam örneği de camsı emaye, yani metal bir destek üzerinde kullanılan eritilmiş renkli cam içermektedir. Emaye cam, cam kapların renkli cam boyalarla süslenmesi, M.Ö. 1300'den beri var olmuştur ve 20. yüzyılın başlarında Art Nouveau camları ve Rusya'nın St Petersburg kentindeki Fabergé Evi'nin camları ile öne çıkmıştır. Her iki teknik de 19. yüzyılda yeniden canlanmadan önce yaklaşık 1000-1550 yılları arasında en yüksek seviyesine ulaşan vitrayda kullanılmıştır. ⓘ

19. yüzyıl, Roma İmparatorluğu'ndan bu yana ilk kez elde edilen kameo camı da dahil olmak üzere eski cam yapım tekniklerinde bir canlanmaya tanık oldu ve başlangıçta çoğunlukla neo-klasik tarzdaki parçalar için kullanıldı. Art Nouveau akımı camı büyük ölçüde kullanmış, René Lalique, Émile Gallé ve Nancy'li Daum akımın ilk Fransız dalgasında, genellikle cameo cam veya parlak cam tekniklerinde renkli vazolar ve benzer parçalar üretmiştir. ⓘ

Amerika'da Louis Comfort Tiffany, panellerde ve ünlü lambalarında hem seküler hem de dini vitray konusunda uzmanlaşmıştır. 20. yüzyılın başlarında Waterford ve Lalique gibi firmalar tarafından cam sanatının büyük ölçekli fabrika üretimine tanık olunmuştur. Küçük stüdyolar cam sanat eserlerini elle üretebilir. Cam sanatı üretim teknikleri arasında üfleme, fırında döküm, ergitme, çökertme, pâte de verre, alevle çalışma, sıcak yontma ve soğuk çalışma yer alır. Soğuk çalışma, geleneksel vitray çalışmalarını ve camı oda sıcaklığında şekillendiren diğer yöntemleri içerir. Camdan yapılan nesneler arasında kaplar, kağıt ağırlıkları, mermerler, boncuklar, heykeller ve enstalasyon sanatı yer alır. ⓘ

• 

  Portland Vazosu, Roma cameo camı, yaklaşık MS 5-25

• 

  Senkschmelz veya "batık" tekniği kullanılarak yapılmış, 1100 civarı, Aziz Demetrios'un Bizans emaye plakası

• 

  Altın üzerine basse-taille mineli Kraliyet Altın Kupası; ağırlık 1.935 kg, 14. yüzyıl sonu. Azize Agnes bir vizyonda arkadaşlarına görünür.

• 

  Üzerinde Kutsal Roma İmparatorluğu'nun çift başlı kartalı ve kanatlarında çeşitli bölgelerin armaları bulunan Reichsadlerhumpen, 16. yüzyıldan itibaren Alman topraklarında popüler bir emaye cam gösterisiydi.

• 

  Telkari tarzı Venedik cam kavanozu

• 

  Émile Gallé, Akasma çiçekli kakma cam vazo (1890-1900)

• 

  Art nouveau sanatçısı René Lalique imzalı cam vazo

• 

  Clara Driscoll Tiffany lamba, laburnum desen, 1910 civarı

• 

  Dale Chihuly'nin Londra Kew Gardens'taki "Gardens of Glass" sergisinde yer alan "The Sun" adlı cam heykeli

• 

  Modern vitray pencere ⓘ

Malzemeler

Adi camın bileşimine giren üç grup madde vardır. Bunlar cam haline gelebilen oksitler, eriticiler ve stabilizatörler denilen maddelerdir. Camın bileşimine giren bu maddeler kum-soda-kireç olarak da adlandırılabilirler. Adi camın bileşimine giren maddelerin dışında cama önemli özellikler kazandıran ve üretimde kimi yararlar sağlayan yardımcı bileşenler vardır. ⓘ

Camlaşma niteliği olan bu maddeler genelde ağ oluşturan kimi oksitlerdir. Kuvars kumu bunların başında gelir. Ağ oluşturan oksitlerin en önemlileri ise SiO₂, B₂O₃ ve P₂O₅ (fosfor) dir. ⓘ

Biçimlendirme

Camdan bir kuğu ⓘ

Avize ⓘ

Renkli şişe ve bardaklar ⓘ

Cam bilyeler ⓘ

Ana maddelerin hazırlanması ve eritme evrelerinden sonra sıra dinlendirilmiş cam hamurunun biçimlendirilmesine denir. Cam malzeme, sekiz yöntemle biçimlendirilir:

a) Üfleme (Şişirme) Yöntemi

Camcılıkta "pipo" denilen uzun içi boş olan çubuğun ucuna alınan maden, bir miktar şişirilerek fıska denilen minik bir top şekline getirilir ve soğuktan çok fazla etkilenip çatlamayacak kadar soğutulur. Daha sonra yapılacak cam ürününün ağırlık ve boyutları dikkate alınarak fıskanın ucuna tekrar maden alınır. Alınan maden, kalıp kullanılacaksa kalıptan bir miktar küçük boyutta şişirilip kalıba sokulur. Kalıp içerisinde üflemeye devam edildiğinde kalıbın şekil boy ve desenlerine göre cam elde edilir. Kalıp kullanılmayacaksa sallama, uzatma gibi yöntemlerle cama şekil verilir. Bu durumda çeşitli araç gereç kullanılarak cam soğuyup sertleşene kadar istenilen şekillere sokulabilir.

b) Dökme-Silindirleme Yöntemi

c) Çekme Yöntemi

d) Yüzdürme Yöntemi

Günlük hayatın büyük bir kısmında yer eden ev camlarının üretiminde bu yöntem kullanılmaktadır. Büyük boyutlarda ve her iki yüzeyi düz olan ev-ofis camları ısıcamların üretiminde kullanılan yüzdürme yöntemi,ergimiş camın yoğunluğu camın yoğunluğundan daha ağır ve erime derecesi daha düşük olan sıvı kalayın üstüne kontrollü bir şekilde dökülüp yüzdürülmesiyle şekillendirme yöntemidir

e) Presleme Yöntemi

Pres tezgâhlarında manuel olarak madenci tarafından "fonga" denilen ucu top şeklindeki uzun bir çubuk ile bırakılan maden, otomatik ve el preslerine bağlanan küçük boyutlardaki kalıplara bırakılır. Uygulanan basınçla sıkışan, iç ve dış kalıbın içerisinde soğutularak cam elde edilir. büyük boyutlarda pres yönteminin kullanılmasında çeşitli sakıncalar bulunur. Maksimum 2,5 kg'a kadar pres yöntemi ile üretim yapılabilir.

f) Lif Haline Getirme Yöntemi

g) Köpük Haline Getirme Yöntemi

h) Savurma Yöntemi

Bu yöntemde 500-900 devir arasında moment verilmeye müsait tezgâhlara bağlı kalıplar içerisine farklı tarzlarda bırakılan akıcı biçimdeki maden, dönüş esnasında santrifüj kuvvetin etkisiyle dışa doğru açılma eğilimi gösterirler. Taban, kimi bardak çeşitleri, avizeler, meyvelikler ve bu tarzdaki cam çeşitleri bu yöntemle elde edilirler.

ı) Diğer biçimlendirme yöntemleri ⓘ

İşleme

Biçimlendirme sonrasında üretilen cam, kullanılacak niteliklere sahip olmayabilir. Aşağıda belirtilen yöntemler ve uygulanan işlemlerle camı kullanılacak alana uygun hale getirilmektedir. ⓘ

Kesim işlemi

Üretim ardından istenilen boyutlara ulaşmayan camlar istenilen ebat veya şekil düzeltme amacıyla kesim işlemi yapılmaktadır. Elmas kesimi, CNC kesimi, pürmüz ısıl kesim kesim türlerinden bazılarıdır. Üfleme yöntemiyle üretilen bardakların uç kısımları düz ve keskin olduklarından dolayı pürmüz ısıl kesimle düz bir şekle getirilir ve kesici alet kullanılmadığından dudak kısımları kesici olmamaktadır. ⓘ

Temperleme

Temperleme işlemi; yatay hat üzerinde camın dış yüzeylerine daha fazla basınç gerilimi, cam ortasına ise dolaylı bir çekme gerilimi kazandırmak için, ölçüsüne göre kesilmiş ve kenarları düzeltilmiş camın, ergime noktasına kadar (625-645 °C) kontrollü ısıtılıp, hızla soğutularak camın yüzeylerine 6000 Pa basınç ön gerilimi kazandırma aşamalarını içerir. Temperleme işlemi uygulanmış cam; işlem görmemiş normal camlara göre kırılmaya ve ısıya karşı yaklaşık 4-5 kat daha fazla dayanıklı olduğundan ve kırıldığı zaman zar büyüklüğünde çok küçük, daha az keskin parçalara ayrılarak yaralanma riskini azalttığından dolayı güvenlik camı özelliğine sahiptir. ⓘ

Temperleme işlemi yapılmış camlara kumlama, koparma, boyama haricinde herhangi bir başka işlem; kesim, delik delme, havşa açma, kenar ve yüzey taşlama işlemleri yapıldığı durumlarda cam patlamaktadır. Bu nedenle temperleme işlemine girecek camın; ölçülendirme, rodajlama, delme vb. ihtiyaç olacan işlemlerin temperleme işleminden önce yapılması gereklidir. ⓘ

Temperleme işlemi uygulanacak camların kenarlarına mutlaka rodaj veya zımpara işlemi uygulanmalı, camın kenarında veya delik kenarında yer alan çapaklar havşa işlemi yapılarak temizlenmelidir, yoksa cam temperleme işlemi sırasında fırında patlar. Temperleme işlemi uygulanacak camda yer alan deliklerin çapı en az cam kalınlığı kadar olmalıdır. Delik çapının cam kalınlığından küçük olduğu durumda cam temperleme işlemi sırasında fırında patlar. Ayrıca cam üzerinde yer alan delikler cam kenarına çok yakın olmamalı ve belli bir bölgede birbirine yakın konumda yoğunlaşmamalıdır. ⓘ

Temperli camlar; diğer normal camlara oranla çok daha fazla güvenlik içerdiklerinden ve daha sağlam olduklarından özellikle motorlu araçlarda, binaların cephe camlarında, bahçelerin camla kapatılarak kış bahçesi oluşturmada, balkon kapatmada, işyerlerini camla bölmede, merdiven basamağı yapımında, asansör camlarında,duş kabinlerinde, bombeli endüstriyel buzdolaplarında, bazı beyaz eşyalarda, kafeterya, pastane gibi işletmelerde camlama ve balkon ihtiyaçları için kullanılırlar. ⓘ

Rodajlama

Camın keskin uçlarına elmas taş ile profil kazandırma işlemidir. ⓘ

Lamine

Kırılmaz cam olarak bilinse de aslında kırılan fakat dağılmayan camdır.Plaka haline getirilmiş iki plaka camın iki tarafında yapışkanlı bir folyo (p.v.b.) ile birleştirilmesi ile oluşur. Böylece camın mukavemeti arttığı gibi kırılsa dahi dağılmayıp bir arada kaldığı için hırsızlık gibi durumlara karşı camın güvenlikli olarak kullanıldığı yerlerde tercih sebebi. Otomobillerde kaza anında camın dağılmasını ve muhtemel yaralanmaları engellemek için de lamine cam tercih edilir. Kaza anında muhtemel darbede daha az sertlik için ön cam laminedir. Ayrıca bu camlar tempersiz normal bombeli camlardır,çatlama ve kırılma durumunda görüş durumunun bozulmamasını sağlar. Her türlü düz ve bombeli camın projeli olarak lamine edilmesi çok katlı ve istenilen kalınlığın elde edilmesi otoklav prosesi ve vakumlama ile sağlanabilir. ⓘ

Renklendirme

Şeffaf camlar camın uygulama alanına göre dekoratif bir görüntü oluşturmayacağı için kullanım alanına göre renklendirilebilirler. Baskı ve püskürtmeli olarak boyanan camlar gerektiği durumlarda temperlenir ya da tansiyonsal ısıl işlem uygulanarak boya ile camın iyice tutunması sağlanır. tansiyonsal ısıl işlemde, giriş sıcaklığı 550 °C’lik fırına gönderilir ve 1.5 saatlik silindirli bant sistemiyle, diğer taraftan 55 °C olarak çıkar. ⓘ

Asit ve kumlama

Asit ve kumlama işlemi, cam yüzeyinde aşındırma meydana getirerek dekoratif görüntü verme işlemleridir.Bu görünümün oluşması için cam yüzeyi kâğıt ya da pvc folyo ile kaplanır. Bu folyolar elle ya da özel kesim makinelerinde kesimi yapılarak yapıştırılabilir.Bu folyoların üzerindeki deseni ortaya çıkaracak şekilde, kumlama yapılmak istenen bölgedekilerin cam yüzeyinden kaldırılması ile ve daha sonra da basınçlı boya tabancalarının nozulları değiştirilerek cam yüzeyine tazyikli hava püskürtmek suretiyle yapılan işleme kumlama denir. ⓘ

Asit işleminde ise cama etki eden tek asit olan HF (hidroflorik asit) kullanılır. Bunda da yukarıda anlatıldığı gibi açıkta kalan bölgeye asit dökerek cam yüzeyi ile reaksiyona girmesi ve o bölgede bir aşınma oluşturulması bir yöntemdir. Diğer bir yöntem ise asit kopartma adı verilen işlemdir. Bu işlemde, önce kumlama yapılarak tüm yüzeyi aşındırılan cam üzerine kaynatılarak zamk haline getirilmiş ve bu arada içine bir miktar HF(hidroflorik asit) ilave edilmiş boncuk tutkalının ince bir tabaka halinde sıvanması ve kurumaya bırakılması ile yapılır. Kurudukça yüzey gerilimi sebebiyle cam üstünde zar gibi kalkmalar başlar ve kopartma adı verilen işlem meydana gelmiş olur. ⓘ

Bombeli Temper

Bu işlemde temperleme anında ısıl şok uygulanan cam soğutulmadan, belirli redius (yarıçap) oranında bükülür. Temper makinesindeki soğutma bükülme anında uygulanmaktadır. Bir kenarı 230mm'den küçük olan camlar silindirler arasında tutunamayacağından dolayı temperleme ve bombeleme yapılamaz. ⓘ