Silica (SiO2) đóng vai trò cực kỳ quan trọng và cơ bản trongKính điện tử, tạo nên nền tảng cho tất cả các đặc tính tuyệt vời của nó. Nói một cách đơn giản, silica là “chất tạo mạng lưới” hay “bộ khung” của thủy tinh E. Chức năng của nó có thể được phân loại cụ thể thành các lĩnh vực sau:
1. 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 kết nối với nhau thông qua các nguyên tử oxy nối cầu, tạo thành một cấu trúc mạng ba chiều liên tục, chắc chắn và ngẫu nhiên.
- Phép loại suy:Điều này giống như bộ khung thép của một ngôi nhà đang được xây dựng. Silica tạo nên khung chính cho toàn bộ cấu trúc kính, trong khi các thành phần khác (như canxi oxit, nhôm oxit, bo oxit, v.v.) là vật liệu lấp đầy hoặc sửa đổi bộ khung này để điều chỉnh hiệu suất.
- Nếu không có bộ khung silica này, chất ổn định ở trạng thái thủy tinh sẽ không thể 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 mạnh, 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, mang lại cho thủy tinh E điện trở suất thể tích và điện trở suất bề mặt rất cao.
- Hằng số điện môi thấp và tổn thất điện môi thấp:Tính chất điện môi của thủy tinh điện tử rất ổn định ở tần số cao và nhiệt độ cao. Điều này chủ yếu nhờ tính đối xứng và độ ổn định của cấu trúc mạng lưới SiO2, mang lại độ phân cực thấp và tổn thất năng lượng (chuyển đổi thành nhiệt) tối thiểu trong trường điện tần số cao. Điều này làm cho thủy tinh điện tử trở nên lý tưởng để sử dụng làm vật liệu gia cường trong bảng mạch điện tử (PCB) và vật liệu cách điện cao áp.
3. Đảm bảo tính ổn định hóa học tốt
Kính điện tử có khả năng chống nước, axit (trừ axit flohydric và axit photphoric nóng) và hóa chất tuyệt vời.
- 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 kháng axit của nó rất tốt. Điều này đảm bảo vật liệu composite gia cường bằng sợi thủy tinh E duy trì hiệu suất lâu 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 tinhcũng chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố như khuyết tật bề mặt và vết nứt nhỏ, độ bền lý thuyết của chúng phần lớn bắt nguồn từ liên kết cộng hóa trị Si-O mạnh và cấu trúc mạng ba chiều.
- Năng lượng liên kết cao:Năng lượng liên kết của liên kết Si-O rất cao, giúp cho bộ khung thủy tinh cực kỳ chắc chắn, mang lại cho sợi cường độ 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 đóng vai trò là bộ khung chính, 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 khi nhiệt độ thay đổi và ít có khả năng tạo ra ứng suất quá mức do giãn nở và co lại vì nhiệt.
- Điểm làm mềm cao:Điểm nóng chảy của silica cực kỳ cao (khoảng 1723∘C). Mặc dù việc bổ sung các oxit trợ dung khác làm giảm nhiệt độ nóng chảy cuối cùng của thủy tinh E, lõi SiO2 của nó vẫn đảm bảo thủy tinh có điểm mềm và độ ổn định nhiệt đủ cao để đáp ứng yêu cầu của hầu hết các ứng dụng.
Trong một điển hìnhKính điện tửVề thành phần, hàm lượng silica thường là 52%-56% (theo trọng lượng), khiến nó trở thành thành phần oxit lớn nhất. Nó quyết định các tính chất cơ bản của thủy tinh.
Sự phân công lao động giữa các oxit trong thủy tinh điện tử:
- SiO2(Silic): Bộ xương chính; cung cấp tính ổn định về cấu trúc, khả năng cách điện, độ bền hóa học và độ bền.
- Al2O3(Nhôm): Bộ tạo mạng lưới phụ trợ và bộ ổn định; tăng độ ổn định hóa học, độ bền cơ học và giảm xu hướng thủy tinh hóa.
- B2O3(Bo oxit): Thông lượng và bộ điều chỉnh thuộc tính; giảm đáng kể nhiệt độ nóng chảy (tiết kiệm năng lượng) đồng thời cải thiện các tính chất nhiệt và điện.
- CaO/MgO(Canxi oxit/Magiê oxit): Chất trợ dung và chất ổn định; hỗ trợ quá trình làm tan chảy và điều chỉnh độ bền hóa học và đặc tính tách thủy tinh.
Thời gian đăng: 10-10-2025
