Кремній (SiO2) відіграє абсолютно ключову та фундаментальну роль уЕлектронне скло, що утворює основу для всіх його чудових властивостей. Простіше кажучи, кремнезем є «сіткоутворювачем» або «скелетом» електролітного скла. Його функції можна конкретно розділити на такі сфери:
1. Формування структури скляної мережі (основна функція)
Це найважливіша функція кремнезему. Кремнезем сам по собі є склоутворюючим оксидом. Його тетраедри SiO4 з'єднані один з одним через мостики атомів кисню, утворюючи безперервну, міцну та випадкову тривимірну сітчасту структуру.
- Аналогія:Це схоже на сталевий каркас будинку, що будується. Кремній забезпечує основний каркас для всієї скляної конструкції, тоді як інші компоненти (такі як оксид кальцію, оксид алюмінію, оксид бору тощо) є матеріалами, які заповнюють або модифікують цей каркас для регулювання продуктивності.
- Без цього кремнеземного скелета неможливо утворити стабільну склоподібну речовину.
2. Забезпечення відмінних характеристик електроізоляції
- Високий електричний опір:Сам кремнезем має надзвичайно низьку рухливість іонів, а хімічний зв'язок (зв'язок Si-O) дуже стабільний і міцний, що ускладнює його іонізацію. Безперервна мережа, яку він утворює, значно обмежує рух електричних зарядів, надаючи електричному склі дуже високий об'ємний та поверхневий питомий опір.
- Низька діелектрична проникність та низькі діелектричні втрати:Діелектричні властивості електричного скла (E-glass) дуже стабільні на високих частотах і високих температурах. Це головним чином пов'язано з симетрією та стабільністю сітчастої структури SiO2, що призводить до низького ступеня поляризації та мінімальних втрат енергії (перетворення в тепло) у високочастотному електричному полі. Це робить його ідеальним для використання як армуючий матеріал в електронних платах (PCB) та високовольтних ізоляторах.
3. Забезпечення гарної хімічної стабільності
Е-скло демонструє чудову стійкість до води, кислот (крім плавикової та гарячої фосфорної кислоти) та хімічних речовин.
- Інертна поверхня:Щільна мережа Si-O-Si має дуже низьку хімічну активність і нелегко реагує з водою або іонами H+. Тому її стійкість до гідролізу та кислотності дуже висока. Це гарантує, що композитні матеріали, армовані скловолокном E, зберігають свої експлуатаційні характеристики протягом тривалого часу, навіть у суворих умовах.
4. Внесок у високу механічну міцність
Хоча кінцева міцністьскляні волокнатакож значною мірою залежать від таких факторів, як поверхневі дефекти та мікротріщини, їхня теоретична міцність значною мірою зумовлена міцними ковалентними зв'язками Si-O та тривимірною структурою мережі.
- Висока енергія зв'язку:Енергія зв'язку Si-O дуже висока, що робить скляний скелет надзвичайно міцним, забезпечуючи волокну високу міцність на розрив та модуль пружності.
5. Забезпечення ідеальних теплових властивостей
- Низький коефіцієнт теплового розширення:Сам кремнезем має дуже низький коефіцієнт теплового розширення. Оскільки він служить основним скелетом, Е-скло також має відносно низький коефіцієнт теплового розширення. Це означає, що воно має добру розмірну стабільність під час змін температури та менш схильне до створення надмірних напружень через теплове розширення та стиснення.
- Висока температура розм'якшення:Температура плавлення кремнезему надзвичайно висока (приблизно 1723°C). Хоча додавання інших флюсуючих оксидів знижує кінцеву температуру плавлення E-скла, його ядро SiO2 все ще забезпечує скло достатньо високою температурою розм'якшення та термостабільністю, що відповідає вимогам більшості застосувань.
У типовомуЕлектронне склоУ складі скла вміст кремнезему зазвичай становить 52–56 % (за вагою), що робить його найбільшим оксидним компонентом. Він визначає основні властивості скла.
Поділ праці між оксидами в електролітному склі:
- SiO2(Диоксид кремнію): Основний скелетзабезпечує структурну стабільність, електроізоляцію, хімічну стійкість та міцність.
- Al2O3(Оксид алюмінію): Допоміжний формувач та стабілізатор мережіпідвищує хімічну стабільність, механічну міцність та зменшує схильність до девітрифікації.
- B2O3(Оксид бору): Флюс та модифікатор властивостей; значно знижує температуру плавлення (енергозбереження), одночасно покращуючи теплові та електричні властивості.
- CaO/MgO(Оксид кальцію/Оксид магнію): Флюс та стабілізатор; сприяє плавленню та регулює хімічну стійкість і властивості розстібання.
Час публікації: 10 жовтня 2025 р.
