Silicio dioksidas (SiO2) atlieka absoliučiai lemiamą ir esminį vaidmenįE-stiklas, sudarydamas visų puikių savybių pagrindą. Paprastai tariant, silicio dioksidas yra E-stiklo „tinklą formuojanti medžiaga“ arba „skeletas“. Jo funkciją galima konkrečiai suskirstyti į šias sritis:
1. Stiklo tinklo struktūros formavimas (pagrindinė funkcija)
Tai yra svarbiausia silicio dioksido funkcija. Silicio dioksidas pats yra stiklą formuojantis oksidas. Jo SiO4 tetraedrai yra sujungti vienas su kitu jungiamaisiais deguonies atomais, sudarydami ištisinę, tvirtą ir atsitiktinę trimatę tinklo struktūrą.
- Analogija:Tai panašu į statomo namo plieninį karkasą. Silicio dioksidas sudaro pagrindinį visos stiklo konstrukcijos karkasą, o kiti komponentai (pvz., kalcio oksidas, aliuminio oksidas, boro oksidas ir kt.) yra medžiagos, kurios užpildo arba modifikuoja šį karkasą, kad būtų pakoreguotos eksploatacinės savybės.
- Be šio silicio dioksido skeleto negali susidaryti stabili stiklinė medžiaga.
2. Puikios elektros izoliacijos užtikrinimas
- Didelė elektrinė varža:Pats silicio dioksidas pasižymi itin mažu jonų judrumu, o cheminis ryšys (Si-O ryšys) yra labai stabilus ir stiprus, todėl jį sunku jonizuoti. Ištisinis jo sudarytas tinklas labai riboja elektros krūvių judėjimą, todėl E-stiklas pasižymi labai didele tūrine ir paviršiaus varža.
- Maža dielektrinė konstanta ir maži dielektriniai nuostoliai:E-stiklo dielektrinės savybės yra labai stabilios esant aukštiems dažniams ir aukštoms temperatūroms. Taip yra daugiausia dėl SiO2 tinklo struktūros simetrijos ir stabilumo, dėl kurio aukšto dažnio elektriniame lauke sumažėja poliarizacijos laipsnis ir sumažėja energijos nuostoliai (virtimas šiluma). Dėl to jis idealiai tinka naudoti kaip armavimo medžiaga elektroninėse plokštėse (PCB) ir aukštos įtampos izoliatoriuose.
3. Gero cheminio stabilumo užtikrinimas
E-stiklas pasižymi puikiu atsparumu vandeniui, rūgštims (išskyrus vandenilio fluoridą ir karštą fosforo rūgštį) ir chemikalams.
- Inertinis paviršius:Tankus Si-O-Si tinklas pasižymi labai mažu cheminiu aktyvumu ir sunkiai reaguoja su vandeniu ar H+ jonais. Todėl jo atsparumas hidrolizei ir rūgštims yra labai geras. Tai užtikrina, kad E-stiklo pluoštu sutvirtintos kompozicinės medžiagos išlaiko savo savybes ilgą laiką, net ir atšiauriomis sąlygomis.
4. Didelio mechaninio stiprumo indėlis
Nors galutinis stiprumasstiklo pluoštaitaip pat labai priklauso nuo tokių veiksnių kaip paviršiaus defektai ir mikroįtrūkimai, jų teorinis stiprumas daugiausia kyla iš stiprių Si-O kovalentinių jungčių ir trimačio tinklo struktūros.
- Didelė obligacijų energija:Si-O jungties energija yra labai didelė, todėl pats stiklo karkasas yra itin tvirtas, suteikdamas pluoštui didelį tempiamąjį stiprumą ir tamprumo modulį.
5. Idealių šiluminių savybių suteikimas
- Mažas šiluminio plėtimosi koeficientas:Pats silicio dioksidas turi labai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Kadangi jis yra pagrindinis karkasas, E-stiklas taip pat turi santykinai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Tai reiškia, kad jis pasižymi geru matmenų stabilumu temperatūros pokyčių metu ir yra mažiau linkęs sukelti per didelį įtempį dėl šiluminio plėtimosi ir susitraukimo.
- Aukšta minkštėjimo temperatūra:Silicio dioksido lydymosi temperatūra yra itin aukšta (maždaug 1723 °C). Nors pridėjus kitų fliuso oksidų, galutinė E-stiklo lydymosi temperatūra sumažėja, jo SiO2 šerdis vis tiek užtikrina, kad stiklas turėtų pakankamai aukštą minkštėjimo temperatūrą ir terminį stabilumą, kad atitiktų daugumos pritaikymų reikalavimus.
ĮprastaiE-stiklasSudėtyje silicio dioksido kiekis paprastai yra 52–56 % (pagal masę), todėl tai yra didžiausias oksido komponentas. Jis apibrėžia pagrindines stiklo savybes.
Darbo pasidalijimas tarp oksidų E-stikle:
- SiO2(Silicio dioksidas): Pagrindinis skeletas; užtikrina konstrukcijos stabilumą, elektros izoliaciją, cheminį atsparumą ir stiprumą.
- Al₂O₃(Aliuminio oksidas): Pagalbinis tinklo formavimo ir stabilizavimo įrenginyspadidina cheminį stabilumą, mechaninį stiprumą ir sumažina devitrifikacijos polinkį.
- B2O3(Boro oksidas): Srauto ir savybių modifikatorius; žymiai sumažina lydymosi temperatūrą (taupoma energija), tuo pačiu pagerinant šilumines ir elektrines savybes.
- CaO/MgO(Kalcio oksidas / Magnio oksidas): Srautas ir stabilizatorius; padeda lydyti ir reguliuoja cheminį patvarumą bei devitrifikacijos savybes.
Įrašo laikas: 2025 m. spalio 10 d.
