Die kernrol van silika (SiO2) in e-glas

Silika (SiO2) speel 'n absoluut sentrale en fundamentele rol inE-glas, wat die basis vorm vir al sy uitstekende eienskappe. Eenvoudig gestel, silika is die "netwerkvormer" of "skelet" van E-glas. Die funksie daarvan kan spesifiek in die volgende areas gekategoriseer word:

1. Vorming van die Glasnetwerkstruktuur (Kernfunksie)

Dit is die mees fundamentele funksie van silika. Silika is self 'n glasvormende oksied. Die SiO4-tetraëders is aan mekaar verbind deur middel van oorbruggings van suurstofatome, wat 'n deurlopende, robuuste en ewekansige driedimensionele netwerkstruktuur vorm.

• Analogie:Dit is soos die staalskelet van 'n huis onder konstruksie. Silika verskaf die hoofraamwerk vir die hele glasstruktuur, terwyl ander komponente (soos kalsiumoksied, aluminiumoksied, booroksied, ens.) die materiale is wat hierdie skelet invul of wysig om die werkverrigting aan te pas.
• Sonder hierdie silikaskelet kan 'n stabiele glasagtige stof nie gevorm word nie.

2. Voorsiening van uitstekende elektriese isolasieprestasie

• Hoë elektriese weerstand:Silika self het uiters lae ioonmobiliteit, en die chemiese binding (Si-O-binding) is baie stabiel en sterk, wat dit moeilik maak om te ioniseer. Die deurlopende netwerk wat dit vorm, beperk die beweging van elektriese ladings grootliks, wat E-glas 'n baie hoë volumeweerstand en oppervlakweerstand gee.
• Lae Diëlektriese Konstante en Lae Diëlektriese Verlies:E-glas se diëlektriese eienskappe is baie stabiel by hoë frekwensies en hoë temperature. Dit is hoofsaaklik te danke aan die simmetrie en stabiliteit van die SiO2-netwerkstruktuur, wat lei tot 'n lae mate van polarisasie en minimale energieverlies (omskakeling na hitte) in 'n hoëfrekwensie-elektriese veld. Dit maak dit ideaal vir gebruik as 'n versterkingsmateriaal in elektroniese stroombaanborde (PCB's) en hoëspanning-isolators.

3. Verseker goeie chemiese stabiliteit

E-glas toon uitstekende weerstand teen water, sure (behalwe hidrofluorsuur en warm fosforsuur) en chemikalieë.

• Inerte oppervlak:Die digte Si-O-Si-netwerk het baie lae chemiese aktiwiteit en reageer nie maklik met water of H+-ione nie. Daarom is die hidrolise-weerstand en suurweerstand daarvan baie goed. Dit verseker dat saamgestelde materiale wat met E-glasvesel versterk word, hul werkverrigting oor die lang termyn handhaaf, selfs in strawwe omgewings.

4. Bydrae tot hoë meganiese sterkte

Alhoewel die finale sterkte vanglasveselsword ook grootliks beïnvloed deur faktore soos oppervlakdefekte en mikro-krake, hul teoretiese sterkte spruit grootliks uit die sterk Si-O kovalente bindings en die driedimensionele netwerkstruktuur.

• Hoë bindingsenergie:Die bindingsenergie van die Si-O-binding is baie hoog, wat die glasskelet self uiters robuust maak, wat die vesel hoë treksterkte en elastisiteitsmodulus bied.

5. Verleen ideale termiese eienskappe

• Lae Termiese Uitbreidingskoëffisiënt:Silika self het 'n baie lae termiese uitsettingskoëffisiënt. Omdat dit as die hoofskelet dien, het E-glas ook 'n relatief lae termiese uitsettingskoëffisiënt. Dit beteken dat dit goeie dimensionele stabiliteit tydens temperatuurveranderinge het en minder geneig is om oormatige spanning te genereer as gevolg van termiese uitsetting en sametrekking.
• Hoë Versagtingspunt:Silika se smeltpunt is uiters hoog (ongeveer 1723∘C). Alhoewel die byvoeging van ander vloei-oksiede die finale smelttemperatuur van E-glas verlaag, verseker die SiO2-kern steeds dat die glas 'n voldoende hoë versagtingspunt en termiese stabiliteit het om aan die vereistes van die meeste toepassings te voldoen.

In 'n tipieseE-glassamestelling, is die silika-inhoud gewoonlik 52%−56% (volgens gewig), wat dit die grootste enkele oksiedkomponent maak. Dit definieer die fundamentele eienskappe van die glas.

Arbeidsverdeling tussen Oksiede in E-Glas:

• SiO2(Silika): Hoofskeletbied strukturele stabiliteit, elektriese isolasie, chemiese duursaamheid en sterkte.
• Al2O3(Alumina): Hulpnetwerkvormer en stabiliseerderverhoog chemiese stabiliteit, meganiese sterkte en verminder devitrifikasieneiging.
• B2​O3​(Booroksied): Vloei- en eienskapswysiger; verlaag die smelttemperatuur aansienlik (energiebesparing) terwyl dit termiese en elektriese eienskappe verbeter.
• CaO/MgO(Kalsiumoksied/Magnesiumoksied): Vloeistof en stabilisator; help met smelting en pas chemiese duursaamheid en devitrifikasie-eienskappe aan.