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鈉矽玻璃和硼矽玻璃的區别

科技 更新时间:2025-02-01 10:07:33
鈉鈣玻璃

鈉矽玻璃和硼矽玻璃的區别(高硼矽玻璃的特性)1

鈉鈣玻璃成分

鈉鈣玻璃主要由三種基本成分制成。第一種材料是二氧化矽,它占成品的70%。另外15%的成分是蘇打或氧化鈉,它可以降低二氧化矽的熔化溫度;另外9%的成分是石灰,也被稱為氧化鈣,作為穩定劑。剩下的6%是由微量元素組成的。

鈉鈣玻璃性能

鈉鈣玻璃有幾個特性,使其作為玻璃的一般用途和更具體的應用。

這種玻璃價格低廉便宜。鈉鈣玻璃比其他具有更特殊特性的玻璃(如硼矽酸鹽玻璃或光學玻璃)便宜。

它的化學穩定性。鈉鈣玻璃中的原子具有很強的原子鍵,并且高度連接,這使得其他物質很難影響其結構并腐蝕玻璃。這使得它很适合在化學物質周圍使用,特别是如果經過淬煉以增加其抗熱震性。蘇打石灰玻璃并不是完全不受化學磨損,然而,其他更專業的玻璃可以更耐化學磨損。

是很硬的。鈉鈣玻璃的莫氏硬度為6-7,莫氏硬度是用來衡量材料的耐磨性的。這個量表的最高分是10分,包括鑽石等材料。然而,鈉鈣玻璃也可以通過加熱或化學劑來軟化,使其強度達到原來的三倍。化學回火賦予它更多的機械強度,使它更硬,更耐刮擦。熱強化也為玻璃提供了機械強度,使其更能抵抗溫度的突然變化。

由于鈉鈣玻璃中的鈉和鈣,它可以軟化和再軟化多次而沒有質量損失。這一特性使它成為一個很好的回收材料。

它很容易受到熱沖擊。突然的溫度變化可以打碎鈉鈣玻璃。這可以通過熱回火來降低,從而增加材料的強度。

它是一種電絕緣體。玻璃不能很好地傳輸電流,因為它具有高的比電阻率和低的介電常數。這使得它對絕緣電氣産品很有用。

它能傳輸可見光。鈉鈣玻璃的折射率約為1.5,這意味着隻有大約4%的光線被反射。其餘的可以穿透,這使得它成為一種極好的材料,适用于光傳輸很重要的應用領域。

鈉鈣玻璃的應用

由于它的普及和普及,鈉鈣玻璃可以在廣泛的行業中找到。它在建築和建築應用中表現為窗戶,在包裝、食品和飲料行業中表現為瓶子和容器,在電氣領域中表現為高壓絕緣體。蘇打石灰玻璃也被用于科學應用,如培養皿,當經過熱處理時,由于其增強的強度和耐化學性,作為硼矽酸鹽玻璃産品的廉價替代品。它還出現在諸如décor這樣的消費品中,而它的淬煉版則用于消費者的烘焙用具中。


高硼矽玻璃

鈉矽玻璃和硼矽玻璃的區别(高硼矽玻璃的特性)2

硼矽酸鹽玻璃以其耐熱性和物理耐久性而聞名,在許多涉及溫度變化的應用中都很有用。這種材料的強度和耐腐蝕性來自于它獨特的二氧化矽、硼氧化物和其他各種氧化物的組合。硼氧化物的存在取代了一些氧化物成分,增強了玻璃材料内部的結合力。

鈉矽玻璃和硼矽玻璃的區别(高硼矽玻璃的特性)3

硼矽玻璃特性

低的熱膨脹

具有至少3.2 x 10-6/K的熱膨脹系數,純硼矽酸鹽玻璃明顯更耐溫度變化,而其他類型的玻璃可能會彎曲或變形。

它的強度在熱沖擊暴露使材料适合實驗室加熱和炊具。這種典型的低熱膨脹使材料能夠保持其完整性,即使在幾秒鐘内從寒冷地區(如冰箱)轉移到炎熱地區(如烤箱)。

對其組分數量的修改可以将熱膨脹系數提高到7.38 × 10-6/K,但它仍然比普通的鈉鈣玻璃更耐高溫。

硼矽玻璃的其它熱性能包括:

  • 退火溫度= 470 - 640°C
  • 維卡軟化溫度= 460 - 840℃
  • 轉變溫度= 440 - 560°C

材料強度高

與同類玻璃制品相比,硼矽酸鹽玻璃能更好地承受鈍力沖擊。它具有26.5 - 27 GPa的剪切模量和努普硬度400 - 480在20°C。

化學穩定性

硼矽酸鹽玻璃在酸性環境下可以承受腐蝕和破碎。

生産和加工

這種特殊類型的玻璃是通過熔化以下物質(相應的近似成分)而産生的:矽砂(59.5%),氧化硼(21.5%),氧化鉀(14.4%),氧化鋅(2.3%),以及微量的氧化鈣和氧化鋁。

其他的變體——例如在使用硼矽酸鹽玻璃作為炊具的情況下——可能會将矽的成分改變到81%,這取決于它的預期用途。

由于材料的轉變溫度高達560°C,熔化過程需要比傳統玻璃生産更高的溫度。

一旦基闆被生産出來,硼矽酸鹽玻璃可以根據材料的應用以多種方式被加工。這種玻璃材料可以被模壓或拉成管狀,并加工成定制的形狀和尺寸。

硼矽玻璃的應用

由于硼矽酸鹽玻璃的物理和化學性質,它已經在各種各樣的工業和應用中變得有用。

實驗室玻璃器皿

硼矽酸鹽玻璃作為實驗室玻璃器皿的基材受到廣泛的歡迎,這主要是因為該材料的化學穩定性和熱穩定性。大多數現代燒杯、燒瓶和其他設計用于實驗室的玻璃容器都是由硼矽酸鹽玻璃制成的。

醫藥玻璃管

硼矽酸鹽玻璃用于制造藥物容器,如注射器,墨盒,小瓶和安瓿。當與大多數液體藥物産品接觸時,該材料大多是化學惰性的。

炊具和廚房用具

由于其顯著的耐熱性,這種玻璃材料已被用于廚房用具,特别是用于烹饪和烘焙。流行的炊具品牌使用硼矽酸鹽玻璃來制作烤盤和玻璃炊具。

此外,由于其低熱膨脹,這種玻璃材料被用于量杯和類似的插座。由于材料在高溫下不會變形,玻璃容器上的刻度标簽保持了它們的準确性。

光學儀器

由于硼矽酸鹽玻璃的穩定性,它是制作顯微鏡、望遠鏡和其他光學器件的載玻片和透鏡的好材料。摻雜劑的加入會改變玻璃的光學吸收光譜等特性。

照明技術

照明設備需要玻璃插座和能承受高溫的薄膜,這就是硼矽酸鹽玻璃非常有用的地方。使用這種玻璃類型的設備包括HID燈,現代高功率手電筒,和工作室聚光燈。

最近的研究涉及到通過添加摻雜化學物質來改變硼矽酸鹽玻璃的化學組成。這種材料的光緻發光光譜的改變将在固态顯示、W-LED以及類似的應用中發揮重要作用。

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