Silica (SiO2) đóng vai trò vô cùng quan trọng và cơ bản trongKính E, tạo nên nền tảng cho tất cả các đặc tính tuyệt vời của nó. Nói một cách đơn giản, silica là "chất tạo mạng" hay "khung" của sợi thủy tinh E-glass. Chức năng của nó có thể được phân loại cụ thể thành các lĩnh vực sau:
1. Sự hình thành cấu trúc mạng lưới thủy tinh (Chức năng cốt lõi)
Đây là chức năng cơ bản nhất của silica. Bản thân silica là một oxit tạo thủy tinh. Các tứ diện SiO4 của nó được liên kết với nhau thông qua các nguyên tử oxy bắc cầu, tạo thành một cấu trúc mạng ba chiều liên tục, bền vững và ngẫu nhiên.
- Ví dụ tương tự:Điều này giống như bộ khung thép của một ngôi nhà đang xây dựng. Silica cung cấp khung chính cho toàn bộ cấu trúc thủy tinh, trong khi các thành phần khác (như canxi oxit, nhôm oxit, boron oxit, v.v.) là những vật liệu lấp đầy hoặc điều chỉnh bộ khung này để tối ưu hóa hiệu suất.
- Nếu thiếu khung silica này, chất ở trạng thái thủy tinh ổn định không thể được hình thành.
2. Cung cấp hiệu suất cách điện tuyệt vời
- Điện trở suất cao:Bản thân silica có độ linh động ion cực thấp, và liên kết hóa học (liên kết Si-O) rất bền và chắc, khiến nó khó bị ion hóa. Mạng lưới liên tục mà nó tạo thành hạn chế đáng kể sự di chuyển của các điện tích, tạo cho thủy tinh E-glass điện trở suất thể tích và điện trở suất bề mặt rất cao.
- Hằng số điện môi thấp và tổn hao điện môi thấp:Tính chất điện môi của thủy tinh E rất ổn định ở tần số cao và nhiệt độ cao. Điều này chủ yếu là do tính đối xứng và ổn định của cấu trúc mạng SiO2, dẫn đến độ phân cực thấp và tổn thất năng lượng tối thiểu (chuyển hóa thành nhiệt) trong điện trường tần số cao. Điều này làm cho nó trở nên lý tưởng để sử dụng làm vật liệu gia cường trong các bảng mạch điện tử (PCB) và chất cách điện cao áp.
3. Đảm bảo tính ổn định hóa học tốt
E-glass có khả năng chống chịu tuyệt vời với nước, axit (trừ axit flohydric và axit photphoric nóng) và hóa chất.
- Bề mặt trơ:Mạng lưới Si-O-Si dày đặc có hoạt tính hóa học rất thấp và không dễ phản ứng với nước hoặc ion H+. Do đó, khả năng chống thủy phân và chống axit của nó rất tốt. Điều này đảm bảo rằng vật liệu composite được gia cường bằng sợi thủy tinh E duy trì hiệu suất của chúng trong thời gian dài, ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.
4. Góp phần tạo nên độ bền cơ học cao
Mặc dù sức mạnh cuối cùng củasợi thủy tinhNó cũng chịu ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố như khuyết tật bề mặt và vết nứt nhỏ, độ bền lý thuyết của chúng chủ yếu bắt nguồn từ các liên kết cộng hóa trị Si-O mạnh và cấu trúc mạng lưới ba chiều.
- Năng lượng liên kết cao:Năng lượng liên kết của liên kết Si-O rất cao, điều này làm cho khung thủy tinh tự thân cực kỳ bền chắc, mang lại cho sợi có độ bền kéo và mô đun đàn hồi cao.
5. Truyền đạt các đặc tính nhiệt lý tưởng
- Hệ số giãn nở nhiệt thấp:Bản thân silica có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp. Vì nó đóng vai trò là khung chính, nên thủy tinh E cũng có hệ số giãn nở nhiệt tương đối thấp. Điều này có nghĩa là nó có độ ổn định kích thước tốt trong quá trình thay đổi nhiệt độ và ít có khả năng tạo ra ứng suất quá mức do giãn nở và co lại nhiệt.
- Điểm hóa mềm cao:Điểm nóng chảy của silica cực kỳ cao (khoảng 1723°C). Mặc dù việc thêm các oxit trợ dung khác làm giảm nhiệt độ nóng chảy cuối cùng của thủy tinh E, nhưng lõi SiO2 của nó vẫn đảm bảo thủy tinh có điểm hóa mềm và độ ổn định nhiệt đủ cao để đáp ứng yêu cầu của hầu hết các ứng dụng.
Trong một trường hợp điển hìnhKính EVề thành phần, hàm lượng silica thường chiếm 52%–56% (theo trọng lượng), khiến nó trở thành thành phần oxit chiếm tỷ lệ lớn nhất. Nó quyết định các tính chất cơ bản của thủy tinh.
Phân công lao động giữa các oxit trong kính E-Glass:
- SiO2(Silicat): Bộ xương chínhCung cấp sự ổn định về cấu trúc, cách điện, độ bền hóa học và độ chắc chắn.
- Al2O3(Nhôm oxit): Bộ tạo và ổn định mạng phụ trợTăng cường độ ổn định hóa học, độ bền cơ học và giảm xu hướng kết tinh.
- B2O3(Oxít Boron): Chất điều chỉnh thông lượng và thuộc tínhGiúp giảm đáng kể nhiệt độ nóng chảy (tiết kiệm năng lượng) đồng thời cải thiện các đặc tính nhiệt và điện.
- CaO/MgO(Canxi oxit/Magie oxit): Chất trợ dung và chất ổn địnhHỗ trợ quá trình nóng chảy và điều chỉnh độ bền hóa học cũng như các đặc tính khử thủy tinh hóa.
Thời gian đăng bài: 10/10/2025
