Преимущества и недостатки стекла в качестве строительного материала — Stroyka2you

08.12.2017Рубрика: Материалы и инструментыАвтор: Ekshen

Стекло — это волшебный материал, обладающий множеством различных свойств и применений, от приготовления блюд в стеклянной посуде до остекления целого здания. Стекло наиболее часто используется в качестве прозрачного материала для остекления в конструкции, а также используется в архитектурных особенностях, таких как двери, окна, перегородки. Стекло представляет собой неорганический, прозрачный или полупрозрачный материал, который можно формовать в любую форму. Стекло представляет собой смесь сырья, такого как диоксид кремния, карбонат натрия, известь или оксид свинца, оксид марганца, который измельчается, просеивается и смешивается в определенной пропорции и плавится в печи.

Преимущества:

• Стекло, которое поглощает, преломляет или пропускает свет. Его можно сделать прозрачным или полупрозрачным, что добавит необычайной красоты к зданию.
• Стекло пропускает до 80% доступного естественного дневного света в обоих направлениях без пожелтения, помутнения или выветривания.
• Стекло полностью устойчиво к атмосферным воздействиям. Он не может быть затронут воздействием ветра, дождя или солнца и может сохранить его внешний вид и целостность.
• Стекло не ржавеет, оно не разлагается постепенно.
• Стекло имеет гладкую глянцевую поверхность.
• Стекло позволяет естественному свету войти в дом, даже если это двери и окна, и так далее.
• Это отличный изолятор против электричества. Невозможно провести электрический ток.
  Доступный в разновидностях цветов, и когда мы объединяем стеклянный лист в ламинированных или изолированных единицах, они меняются по цвету и внешнему виду.
• Его можно вдувать, натягивать и прижимать к любой форме, и, следовательно, он используется для общих целей остекления в строительстве, на фасадах магазинов, строительных дверях и окнах и мастерских. Он также используется для мебели после ламинирования фанерой или металлическим листом.
• Стекло обеспечивает идеальный способ демонстрации продукта.
• Это также с глубоким пониманием науки о стекле и технологии, использующей процесс слияния, чтобы вести индустрию дисплея с ее превосходным жидкокристаллическим дисплеем (LCD).
• Стекло на 100% пригодно для повторного использования и не разрушается во время процесса рециркуляции, поэтому его можно снова и снова перерабатывать без потери качества или чистоты.
• Стекло устойчиво к ультрафиолетовому излучению, поскольку оно не подвергается атаке ультрафиолетовым излучением, и, следовательно, трещины, обесцвечивание или дезинтеграция не произойдет.
• Стекло превосходно устойчиво к истиранию, поэтому оно будет сопротивляться износу поверхности, вызванному плоской трением и контактом с другим материалом.
• Стекло стабильно в широком диапазоне температур. Он используется для каминного стекла, высокотемпературных легких линз и дровяных печей, кухонных вершин и высокотемпературных зон.
• Он не подвержен влиянию шума, воздуха, воды и большинства кислот из-за обесцвечивания, изменения степени блеска, размягчения, набухания, отслоения покрытий и пузырей не произойдет.
• Стекло также защищает от внешних барьеров.
• Стекло обладает способностью сделать структуру более привлекательной, изысканной и придает красоту зданию. Он используется для достижения архитектурного вида для внешнего оформления.
• При использовании в интерьерах стекло экономит место.

Недостатки:

• Изготовление стекла — это высокоэнергетический процесс из-за высокой температуры, необходимой для переработки сырья, и это дорогостоящий материал и в конечном итоге увеличивает стоимость здания.
• Стекло очень жесткое и хрупкое, поэтому, когда он подвергается стрессу, он разрушается без значительного напряжения. Сломанные кусочки стекла могут быть острыми, а вероятность травмы очень высока.
• Стекло имеет меньшую ударопрочность, поэтому способность стекла выдерживать внезапно наложенную нагрузку очень низка.
• На стекло воздействует внешняя фтористоводородная кислота, поэтому иногда на поверхности стекла появляется травление.
• На стекло воздействуют ионы щелочей. Щелочной раствор просто растворяет стеклянную поверхность и до тех пор, пока подача щелочи достаточна, такой тип коррозии происходит с одинаковой скоростью.
• Стекло обеспечивает превосходную прозрачность тепла, поэтому его необходимо сбалансировать с относительно низким значением R (энергосбережение). Значение R считается одним из наиболее важных факторов изоляции.
• Использование стекла также повышает стоимость безопасности.
• Стекло также небезопасно для доказанной области землетрясения. К сожалению, нет такого стекла, как материал, защищающий от землетрясений, но дорогостоящее обращение заставляет их противостоять землетрясению.
• Стекло плохо с точки зрения сохранения тепла, что приводит к увеличению затрат на эксплуатацию кондиционеров.
• Хотя многие считают, что, когда вы предоставляете стекло в фасаде здания, вы свободны от затрат на живопись навсегда, но это не нормально. Возможно, вам придется потратить одинаково для очистки стекла. Иногда это так дорого, как выставлять живопись. Опять же, вы можете рисовать здание один раз в 5 лет, но для стекла вы должны чистить каждый год.
• Стекло поглощает тепло и, следовательно, действует как теплица и, следовательно, не подходит в теплом и жарком климате. Это увеличит нагрузку A \ C и больше энергии для кондиционирования воздуха.
• Остекление является серьезной проблемой в строительстве стеклянного фасада.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Что такое органическое стекло и для чего оно применяется

Обычное силикатное стекло изготавливают из песка, соды и
извести. А органическое стекло
– это синтетический материал из винилового полимера. Имея высокую степень
прозрачности, органическое стекло, будучи пластиком, выигрывает перед обычным
своей прочностью. То есть, оно безопасно, поскольку не разбивается и не
образует острых осколков. При этом имеет все необходимые характеристики для
эффективного использования в быту и коммерции.

Изобретение
органического стекла было вызвано необходимостью в прозрачном материале,
который бы был устойчив к химическому воздействию, прочным и безосколочным. Это
требовалось в авиации, поэтому именно в этой сфере было замечено первое применение
органического стекла. Пилоты получали необходимый уровень обзора без рисков,
которыми сопровождается использование обычного хрупкого стекла.

Особенности
материала

Полимерное
оргстекло пропускает до 93% света. Имеет высокую плотность, прочность,
упругость, устойчивость к возгоранию. Основные отличия органического стекла
кроются в легкости его обработки. Его можно пилить, фрезеровать, шлифовать без
риска деформации. А также материал обладает низким весом, что особенно важно в
процессе транспортировки и монтажа. При этом следует остерегаться контакта
этого вида стекла со спиртом и ацетоном, так как эти вещества способны нарушить
структуру пластика.

Лист
органического стекла можно назвать по-разному. Этот материал еще называют
монолитным поликарбонатом, акрилом, плексиглазом. Он может быть прозрачным или
цветным, благодаря чему открываются широкие возможности для использования в
интерьере и экстерьере, рекламе и других сферах.

Материал долго
сохраняет свою цельность и физические свойства, благодаря чему долго служит
даже в сложных условиях. Из него делают выставочные стенды, межкомнатные
перегородки, мебель, сувениры и многое другое.

Применение широкого спектра методов обработки получает получать не только прозрачное оргстекло. Но и также слегка голубоватое, любого оттенка, рифленое, матовое. Все это позволяет эффектно декорировать любые объекты.

Сферы
применения

Листовое и
фигурное оргстекло находит применение практически во всех сферах современной
жизни. Будучи пластиком, оно удобно и выгодно к применению во многих областях.

• Архитектура
  и строительство. Зимние сады, заборы, навесы, внутренний декор и многое другое
  изготавливается из органического стекла, служит десятилетиями, максимально
  безопасно.
• Медицина.
  Оптоволокно для проведения операций, защитные очки, контактные линзы имеют в
  основе виниловую структуру.
• Наружная
  реклама. Вывески, таблички, стенды, стойки.
• Дизайн
  интерьера. Витражи, аквариумы, светильники, столики.
• Машиностроение.
  Детали автомобилей, остекление внутри судна, элементы приборов и станков.

Недорогое,
стойкое, красивое органическое стекло, безопасное при риске разбития, –
современный аналог классическому материалу, успешно применяемый в современной
повседневности.

Материаловедение, очки | Энциклопедия МДПИ

Стекла представляют собой твердые аморфные материалы, которые при нагревании переходят в жидкости через стеклование.

Международная комиссия по стеклу определяет стекло как состояние вещества, обычно получаемое при быстром охлаждении вязкого расплавленного материала до температуры ниже его температуры стеклования при недостаточном времени для формирования правильной кристаллической решетки ^[1] . твердое поведение очков отделено от жидкоподобное поведение при более высоких температурах по температуре стеклования, T _г ^[2] . Компендиум ИЮПАК по химической терминологии определяет стеклование как переход второго рода, при котором переохлажденный расплав дает при охлаждении стеклообразную структуру ^[3] . В нем говорится, что ниже температуры стеклования физические свойства стекол изменяются аналогично свойствам кристаллической фазы. Более того, считается, что связывающая структура стекол имеет такую ​​же характеристику симметрии с точки зрения размерности химических связей Хаусдорфа-Безиковича, что и для кристаллических материалов ^[4] .

1. Введение

Стекло является одним из древнейших материалов, известных и используемых человечеством. Натуральное стекло, обсидиан, впервые было использовано человеком тысячи лет назад для изготовления ножей, наконечников стрел и украшений. Искусственные стеклянные предметы из Месопотамии датируются 4500 г. до н.э., а из Египта — 3000 г. до н.э. Высокая химическая стойкость стекла позволяет ему оставаться стабильным в агрессивных средах многие тысячи и даже миллионы лет. В природе встречается несколько стекол, таких как обсидианы (вулканические стекла), фульгариты (образованные ударами молнии), тектиты, обнаруженные на суше в Австралазии, и связанные с ними микротектиты со дна Индийского океана, молдавиты из Центральной Европы и стекло Ливийской пустыни с запада. Египет. Некоторые из этих стекол находились в естественной среде около 300 миллионов лет с низкой скоростью изменения менее миллиметра за миллион лет. Например, природный стеклянный обсидиан образуется, когда лава извергается из вулканов и быстро остывает без достаточного времени для роста кристаллов. Состав типичного калифорнийского обсидиана (вес.%) 75SiO ₂ 13,5Al ₂ O 1,6FeO/Fe ₂ O ₃ 1,4CaO 4,3Na ₂ O 4,5K ₂ O 0,7MnO. Края обсидианового стекла могут быть чрезвычайно острыми, достигая почти молекулярной толщины, и были известны своим древним использованием в качестве ножей и наконечников снарядов. Тектиты — это другие природные стекла, обычно размером до нескольких сантиметров, которые, скорее всего, образовались в результате удара крупных метеоритов о поверхность Земли, которые расплавили материал поверхности Земли, что привело к охлаждению стекла. Возраст тектитов, найденных в Чехии, молдавиты типичного состава (75-80)SiO ₂ (9-12)Al ₂ O (1-3)FeO/Fe ₂ O ₃ (2-3)CaO 0,3Na ₂ O 3,5K ₂ O, оценивается как быть ~15 миллионов лет ^[5] .

2. Стеклообразование 

Стекла чаще всего получают путем достаточно быстрого охлаждения расплава ниже его температуры стеклования, чтобы избежать образования кристаллических фаз. Стеклообразующие материалы, такие как диоксиды, не требуют очень быстрого охлаждения, тогда как материалы, склонные к кристаллизации, такие как металлы, требуют очень быстрого охлаждения (закалки), например, первые металлические стекла должны были охлаждаться очень быстро со скоростью порядка 10 ⁶ К/с во избежание кристаллизации. Стекла могут быть получены несколькими способами ^[6] :

• Закалка расплава,
• Физическое осаждение из паровой фазы,
• Твердофазные реакции (термо- и механохимические методы),
• Реакции в жидком состоянии (золь-гель метод),
• Облучение кристаллических твердых тел (радиационная аморфизация),
• Под действием высоких давлений (аморфизация под давлением).

Стеклообразование из расплавов (витрификация) происходит в обход кристаллизации, и образование стекла легче в более сложных системах ^[7] . Большинство стекол, используемых в торговле, представляют собой оксидные стекла (таблица 1).

Таблица 1. Коммерческие композиции оксидного стекла ^[6] .

3. Температура стеклования

Кристаллические материалы плавятся при четко определенных температурах плавления T _m тогда как аморфные материалы переходят из стеклообразного (твердого) состояния в расплавленное (жидкое) состояние при температурах стеклования T _г , которые играют роль температур плавления некристаллических твердых тел. Переход жидкое стекло сопровождается значительными изменениями физических свойств, т.е. стекла хрупкие, поэтому изменения должны происходить на молекулярном уровне, хотя материал на молекулярном уровне топологически неупорядочен как в жидком, так и в стеклообразном состоянии. Именно перестройки, происходящие в аморфном материале при температуре стеклования, вызывают характерные разрывы производных термодинамических параметров, таких как коэффициент теплового расширения или удельная теплоемкость ^[8] . На рис. 1 представлены основные характеристики перехода стекло–жидкость, демонстрирующие термодинамическое происхождение и структурные изменения при превращении:

• ДСК) при нагреве стекла с типичной скоростью 10 град/мин. Переход стекло-жидкость при восходящей развертке всегда характеризуется скачком Cp, тогда как витрификация (переход жидкость-стекло) при охлаждении при нисходящей развертке отражается постепенным падением Cp ^[9] .
• (б) Температурная зависимость значения первого острого дифракционного минимума (FSDM) парной функции распределения (PDF _min ) от рассеяния падающего нейтрона или рентгеновского излучения, указывающая на то, что при T _g наблюдается существенное изменение наклона из-за структурных изменений при стекловании ^[10] .
• (c) Температурная зависимость первого температурного перепада значения FSDM d(PDF _min )/dT, показывающая, что при T _г , происходит ступенчатое изменение наклона из-за структурных изменений при стекловании ^[10] .
• (d) Температурная зависимость размера Хаусдорфа–Безиковича D=dim _H (разорванные связи) набора разорванных химических связей при стекловании резко меняется по мере изменения свойств материала. Множество разорванных связей, называемых конфигурациями, имеет D = 0 ниже T _g и D = 2,55 ± 0,05 выше его ^[11] .

Рис. 1 . Основные характеристики перехода стекло-жидкость, демонстрирующие термодинамическое происхождение и структурные изменения при превращении. (а) Температурные (Т) зависимости изобарной теплоемкости (C _p ) методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). (b) Температурная зависимость значения первого острого дифракционного минимума (FSDM) парной функции распределения (PDF _min ) от рассеяния падающих нейтронов или рентгеновских лучей. (c) Температурная зависимость первого температурного перепада значения FSDM d(PDF _мин )/dT. (г) Температурная зависимость размера Хаусдорфа–Безиковича D=dim _H (разорванные связи) набора разорванных химических связей.

Сплошности позволяют определить T _g или, с учетом зависимости от скорости охлаждения, — интервал стеклования, при котором переохлажденная жидкость переходит в стекло ^[12] . Стеклование проявляется как фазовый переход второго рода, однако его описание в рамках теории Ландау затруднено, поскольку нет ясности в отношении параметра порядка, описывающего этот переход. Несмотря на сходство с фазовым превращением второго порядка, переход стекло-жидкость является кинетически контролируемым явлением, проявляющимся в диапазоне Т _г в зависимости от скорости охлаждения с максимальной Т _г при максимальных скоростях охлаждения.

Внимание большинства исследователей в последние десятилетия было приковано к релаксационным аспектам перехода жидкость–стекло, а не к структуре ^[13] . Особое внимание в этих работах уделяется неэргодичности стекла и считается, что стекло — это материал, характеризующийся большими числами Деборы, для которого время релаксации значительно превышает время наблюдения, обычно принимаемое за 10 ² с. Обычно системы считаются эргодическими при температурах T>T _g , тогда как системы полностью заморожены по отношению к первичной релаксации при T g . Так как при охлаждении вязкость стеклообразующих жидкостей непрерывно увеличивается и достигает очень больших значений, переход жидкость — стекло часто для практических целей рассматривается как переход, а не как термодинамический фазовый переход. По общему согласию считается, что жидкость при охлаждении становится практически стеклом при вязкости 10 ¹² Па×с (10 ¹³ пуаз) или где время релаксации равно 10 ² с. При этой практической (релаксационной) температуре стеклования не происходит какого-либо фазового превращения, которое находится из зависимости вязкость-температура: с несовместимо. Во-первых, вязкость аморфных материалов является непрерывной функцией температуры. Во-вторых, вязкость НЕ обязательно равна 10 ¹² Па×с при Т _г . Хотя многие стекловидные системы действительно имеют вязкость, близкую к 10 ¹² Па×с в логарифмическом масштабе, численно вязкость далека от этого значения, т.е. во многих случаях отличаясь от него в десятки, сотни и даже тысячи раз. На рис. 2 представлена ​​вязкость салола (C ₁₆ H ₁₆ N ₂ O ₃ ), демонстрирующая, что его вязкость при температуре стеклования более чем на два порядка ниже 10 ¹² Па×с ^[14] .

Рис. 2. Вязкость стекловидного и расплавленного салола. Теоретическая кривая рассчитана по уравнению Шеффилда. На вставке показаны вязкости других аморфных материалов при Т _г .

Хотя стекло, как и жидкость, имеет топологически неупорядоченную структуру, в то же время оно обладает упругими свойствами изотропного твердого тела. При витрификации происходят изменения на молекулярном уровне, хотя материал топологически неупорядочен как в жидком, так и в стеклообразном состоянии. Резкие изменения свойств материалов при стекловании делают непосредственное выявление структурных изменений стеклообразующей жидкости чрезвычайно трудным. Это стало возможным благодаря использованию сложных методов атомно-силовой микроскопии (АСМ) ^[15] , анализ восприимчивости пятого порядка ^[16] , анализ функции распределения рентгеновских пар ^[10] . Структурное отличие кристаллов, стекол и расплавов схематически поясняет рис. 3.

Рис. 3. Схема систем связи кристаллов, стекол и расплавов. Черные точки и кружки обозначают атомы, черные сегменты — химические связи, а сегменты, перечеркнутые красными черточками, — разорванные связи, называемые конфигурациями. Они образуют перколяционные кластеры в жидкостях, обнаруживая структурные изменения, происходящие при стекловании.

Структурное различие между кристаллами и стеклами очевидно как для атомов, так и для связей – кристаллы имеют правильную структуру, тогда как стекла топологически неупорядочены. Различия между стеклами и расплавами выявляются только по связям: и стекла, и жидкости неупорядочены, однако в стеклах разрывы связей возникают только в виде точечных дефектов, тогда как в жидкостях они образуют макроскопические перколяционные структуры.

Температура стеклования в теории перколяции конфигуронов (CPT) стеклования определяется по формуле:

где H _d и S _d – энтальпия и энтропия образования конфигуронов (разорванных связей), f _c – порог перколяции, определяющий, когда впервые образуется перколяционный кластер из разорванных связей – конфигуронов – формируется ^[4] .

4. Использование стекол

Стекла обычно образуются при достаточно быстром охлаждении расплавленных материалов, поэтому, вслед за Майклом Фарадеем, стекло можно определить как твердый раствор различных веществ друг в друге. Стекла также образуются и встречаются в природе, например вулканические стекла, такие как обсидиан. Очки незаменимы в повседневной жизни в важных технологических, медицинских и научных областях, включая физику, химию, биологию, геологию, а также в художественных и декоративных целях. Наиболее важные области применения очков подробно описаны в недавно опубликованной Энциклопедии науки, технологии, истории и культуры стекла. К ним относятся: Глазури и эмали ^[17] , Листовое стекло ^[18] , Оптические стекла ^[19] , Оптические волокна ^[20] , Теплоизоляция ^[21] , Архитектура (здания) ^[22] , Солнечная энергия сбор энергии ^[23] , Стоматология ^[24] и биологические приложения ^[25] , Фармацевтика ^[26] , Экраны и дисплеи ^[27] , Освещение ^[28] 2 , Оптоэлектроника ] , Массивное металлическое стекло ^[30] , Витрификация ядерных отходов ^[31] и Иммобилизация бытовых и промышленных отходов ^[32] .

5. Выводы

Аморфные материалы широко распространены в природе, в том числе и стекла. Анализ системы связи стеклообразных и кристаллических материалов показывает, что они оба имеют одинаковую размерность связей Хаусдорфа-Безиковича. Сходство в соединении как стеклообразных, так и кристаллических материалов приводит к сходству их механического поведения. Аморфные материалы жидкие выше температуры стеклования. Переходы в неупорядоченных средах из стеклообразного состояния в жидкое универсальны и являются результатом изменений, происходящих в системе связи. Из-за этого конфигурационная перколяционная теория стеклования может быть использована для понимания охрупчивания материалов, состоящих из микрокристаллов, при низких температурах, а также таких природных явлений, как образование зыбучих песков. Во всех таких случаях образование дополнительных связей между элементарными частицами, составляющими материал, такими как микрокристаллы или песчинки, приводит к их твердоподобному поведению при более низких температурах или более плотной упаковке.

Создание реалистичного стекла с использованием 3 разных материалов · 3dtotal · Узнать | Создать

по
Эндрю Кляйн

на
9 декабря
2009 г.

Нравиться

Показать больше

Создание стекла с помощью Blinn

• Время
  

  —

• Уровень
  

  —

Инструменты и методы

• майя

• ментальный луч

• Освещение

• Реализм

Для этой демонстрации мы будем использовать материал Maya Blinn, текстуру Ramp и утилиту Sampler Info. Мы также будем использовать диэлектрический материал Mental Ray и новый материал Mia_material. Пользователь этого руководства должен отметить, что я также использовал Mental Ray в качестве средства визуализации с Final Gathering, Global Illumination, Caustics и освещением на основе изображения, используемыми для оптимального реализма.

Создание стекла с помощью Blinn

Первым шагом будет создание геометрии очков. Несмотря на простоту, нам нужно убедиться, что вращающаяся поверхность (созданная здесь с помощью NURBS) толще у основания (прямо как у настоящего пинтового стакана). См. рис.01.

Рис. 01 id_Рис.

Затем я дублирую несколько из них и создаю сцену. Мои настройки рендеринга также перечислены здесь (Рис.02-03).

Рис. 02 id_Рис.

Рис. 03 id_Рис.

Понимание того, что входит в стекло

Необходимо создать несколько компонентов. Первое, что нужно отметить, это то, что стекло, конечно же, прозрачно. Хотя это наиболее очевидно, мы не можем упускать из виду тонкости, присущие этой прозрачности из-за воспринимаемой толщины поверхности. Во-вторых, стекло обладает отражающей способностью, но опять-таки мы должны изучить, как работает эта отражательная способность. Это зеркальная поверхность и, следовательно, не очень диффузная с точки зрения поверхностных свойств. Наконец, стекло представляет собой преломляющую поверхность, преломляющую свет, когда он входит в эту среду, которая плотнее окружающего его воздуха. Давайте разберем эти элементы, чтобы рассмотреть их поближе:

Прозрачность — Как уже упоминалось, стекло прозрачно. Но давайте посмотрим, что происходит с нашим материалом, когда он приближается к краю… Он становится толще. По краям стекла мы на самом деле смотрим сквозь более плотное количество материала. Подумайте об этом так: когда космический шаттл выходит из атмосферы, летя прямо вверх (от перпендикулярной нормали к Земле), он проходит только 62 мили по воздуху, чтобы достичь открытого космоса. И наоборот, если бы вы стояли на вершине горы Эверест и могли смотреть с вершины как на север, так и на юг, вы могли бы видеть 150 миль в каждом направлении (всего 300 миль), прежде чем Земля повернется в сторону, и вы посмотрите в космос. Когда мы смотрим на край стекла, происходит то же самое, поэтому мы смотрим на более «объект» и должны рассматривать эти края как менее прозрачные (рис.04).

Рис. 04 id_Рис.

Отражательная способность — Применяя тот же принцип, что и раньше, что вещи будут вести себя странно на краю нашего стекла, мы затем добавляем в микс эффект Френеля. Когда вы смотрите вниз на отражающую поверхность, степень отражения определяется углом обзора. Если бы вы посмотрели прямо вниз в бассейн с водой, вы бы смогли увидеть через минимальную отражательную способность поверхности элементы в воде внизу. Под более ровным углом, глядя поперек воды, вы скорее увидите отражение неба над головой, а не то, что внизу. Таким образом, при текстурировании нашей отражательной способности нам также придется изучить эти краевые эффекты, чтобы сделать наше стекло более отражающим при скользящих нормалях и менее отражающим при нормалях, которые направлены прямо в камеру.

Specularity (по сравнению с Diffuse) — Мы также должны наблюдать, где в спектре Diffuse to Reflective должно находиться наше стекло. По большей части, поскольку это плотный, твердый объект, нам нужно будет присвоить ему низкое значение рассеяния и более высокое значение отражения. Затем мы можем контролировать глянцевитость в зависимости от чистоты стекла или от того, является ли стекло «матовым».

Преломление — Наконец, поскольку наше стекло является более плотной средой, чем окружающий воздух, нам нужно будет вычислить значение показателя преломления. Диаграмма приведена для вашего удобства на рис.05. Мы можем быстро увидеть, что значение IOR Glass составляет 1,52 (или любое значение между 1,5 и 1,55). Как видно на рис.06-07, когда луч света входит в более плотную среду, он изгибается в направлении нормали к этой поверхности, изменяя воспринимаемую форму объектов внутри или позади. Знаменитый пример можно увидеть слева, он называется примером «палки в пруду», теоретизированный первым Сократом. Соломинка на самом деле не согнута, но тот факт, что мы видим ее через стакан с водой внутри этого стакана, означает, что свет дважды изгибается между соломинкой и глазом. У этой концепции есть название: Диэлектрики (отсюда и специализированный шейдер Диэлектрик, который мы скоро будем использовать).

Рис. 05 id_Рис.

id_Рис.

id_Рис.

Итак, теперь, когда у нас есть представление о физике, которая входит в это, мы можем создавать эти материалы. Давайте начнем с попытки создать вид настоящего стекла с помощью Maya Blinn. Сначала я сделаю цвет и диффузный цвет очень темными, чтобы совсем не влиять на внешний вид стекла. Прозрачность установлена ​​довольно высокой (хотя мы текстурируем это через несколько минут). Эксцентриситет низкий, а Specular Roll off высокий, что создает очень зеркальный (менее глянцевый) вид. Отражательная способность также будет текстурирована через несколько секунд (Рис.08). Примечание. У меня нет текстурированного канала отраженного цвета, так как у меня есть реальные объекты, окружающие его в пинте стекла в сцене. Если бы стекло было само по себе, ему понадобилось бы изображение для отражения, и мы разместили бы его здесь.

Рис. 08 id_Рис.

На рис. 09 это выглядит так плохо, в основном из-за отсутствия преломления. Итак, отражательная способность — это то, что мы установим дальше.
Хорошо, давайте заработаем рефракцию! (Рис.10)

d_Рис.

d_Рис.

Теперь все выглядит лучше (рис.11), но стекло по-прежнему слишком однородно по толщине и отражающей способности. Время добавить несколько пандусов, чтобы контролировать это!

Рис. 11 d_Рис.

Толщина — давайте сначала добавим рампу для управления прозрачностью. Мы будем управлять этой рампой, используя узел Maya Sampler Info. Сначала я создам текстуру рампы и свяжу ее для управления прозрачностью стекла. Рампа является черно-белой, так как она контролирует только альфа-информацию. Белее более прозрачно; более черный более непрозрачный (рис.12).

Рис. 12 d_Рис.

Это (по умолчанию) применит рампу непосредственно к UV. Однако, поскольку это V-Ramp (как показано на рис. 12), мы можем использовать атрибут отношения лицевой стороны Sampler Info Utility для управления этой V-координатой. Это приведет к применению рампы в зависимости от того, насколько нормали стекла обращены к камере. Верх пандуса теперь будет представлять, куда обращены нормали объекта к камере; нижняя часть будет представлять собой угол, обращенный на 90 градусов от камеры. Затем мы можем выполнить еще один рендер (рис. 13-14).

Мы на месте! Теперь давайте установим отражательную способность, связанную с эффектом Френеля.

d_Рис.

d_Рис.

Эффект Френеля — нам нужно установить еще одно подключение пандусов к каналу отражения. Наша цель, также известная как «Функция распределения двунаправленной отражательной способности», состоит в том, чтобы установить рампу, соответствующую значениям того, насколько отражающим будет объект, когда мы смотрим на сетку под низким углом и, соответственно, под большим углом. После установки пандусы должны выглядеть так, как показано на рис.15.

Рис. 15 d_Рис.

Наша гиперграфическая сеть должна выглядеть так, как показано на рис. 16 (примечание: я повторно использовал информационный узел сэмплера). Вот наш рендер (рис.17).

d_Рис.

d_Рис.

Наконец, давайте добавим немного размытия для большей реалистичности. С помощью Mental Ray мы можем тонко размыть наши отражения и преломления (Рис. 18-19).
Готово! Теперь мы успешно создали стекло с помощью Blinn. Давайте теперь посмотрим, как Mental Ray может сделать это намного проще.

d_Рис.

d_Рис.

Создание стекла с помощью диэлектрического материала

Теперь я сделал второй литровый стакан и создал диэлектрический материал Mental Ray для применения к нему (рис. 20). Редактор атрибутов имеет только несколько вариантов; это потому, что вся эта информация о семплере и рампе, которые мы должны были сделать с Blinn, уже позаботились. Атрибутами материала по умолчанию является жесткая зеркальная/отражающая поверхность, и все, что нам нужно сделать, это установить значение IOR на значение стекла. Значение IOR_out также имеет решающее значение и представляет собой значение среды, окружающей стекло (в данном случае воздуха). Ситуация, когда это может потребоваться изменить, возникает, когда мы создаем материал для воды, который находится в пластиковой бутылке для воды. IOR будет установлен на 1,33 для воды, а IOR_out будет установлен на 1,46 для окружающего его пластика. Здесь мы также видим рендер (Рис. 21 — 22).

Рис. 20 d_Рис.

d_Рис.

d_Рис.

Так просто, скажете вы! Ну, это становится еще проще с новым Mia_material от Mental Ray, доступным в версиях Maya 8.5 и выше!

Создание стекла с помощью материала MIA

Mia_material — это потрясающий, физически точный материал, который может имитировать практически любой тип поверхности.