Peranan Teras Silika (SiO2​) dalam E-Glass

Silika (SiO2​) memainkan peranan yang sangat penting dan asas dalamE-kaca, membentuk batuan dasar untuk semua sifat cemerlangnya. Ringkasnya, silika ialah "bekas rangkaian" atau "rangka" E-kaca. Fungsinya boleh dikategorikan secara khusus ke dalam bidang berikut:

1. Pembentukan Struktur Rangkaian Kaca (Fungsi Teras)

Ini adalah fungsi paling asas silika. Silika ialah oksida pembentuk kaca itu sendiri. Tetrahedra SiO4nya disambungkan antara satu sama lain melalui merapatkan atom oksigen, membentuk struktur rangkaian tiga dimensi yang berterusan, teguh dan rawak.

• Analogi:Ini seperti rangka keluli sebuah rumah dalam pembinaan. Silika menyediakan rangka kerja utama untuk keseluruhan struktur kaca, manakala komponen lain (seperti kalsium oksida, aluminium oksida, boron oksida, dll.) ialah bahan yang mengisi atau mengubah suai rangka ini untuk melaraskan prestasi.
• Tanpa rangka silika ini, bahan keadaan kaca yang stabil tidak dapat dibentuk.

2. Penyediaan Prestasi Penebat Elektrik Cemerlang

• Kerintangan Elektrik Tinggi:Silika sendiri mempunyai mobiliti ion yang sangat rendah, dan ikatan kimia (ikatan Si-O) adalah sangat stabil dan kuat, menjadikannya sukar untuk mengion. Rangkaian berterusan yang dibentuknya sangat menyekat pergerakan cas elektrik, memberikan kerintangan volum E-kaca yang sangat tinggi dan kerintangan permukaan.
• Pemalar Dielektrik Rendah dan Kehilangan Dielektrik Rendah:Sifat dielektrik E-glass sangat stabil pada frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Ini disebabkan terutamanya oleh simetri dan kestabilan struktur rangkaian SiO2, yang menghasilkan tahap polarisasi yang rendah dan kehilangan tenaga yang minimum (penukaran kepada haba) dalam medan elektrik frekuensi tinggi. Ini menjadikannya sesuai untuk digunakan sebagai bahan tetulang dalam papan litar elektronik (PCB) dan penebat voltan tinggi.

3. Memastikan Kestabilan Kimia yang Baik

E-glass mempamerkan ketahanan yang sangat baik terhadap air, asid (kecuali hidrofluorik dan asid fosfat panas), dan bahan kimia.

• Permukaan lengai:Rangkaian Si-O-Si yang padat mempunyai aktiviti kimia yang sangat rendah dan tidak mudah bertindak balas dengan air atau ion H+. Oleh itu, rintangan hidrolisis dan rintangan asidnya sangat baik. Ini memastikan bahan komposit yang diperkukuh oleh gentian kaca E mengekalkan prestasinya dalam jangka masa panjang, walaupun dalam persekitaran yang keras.

4. Sumbangan kepada Kekuatan Mekanikal yang Tinggi

Walaupun kekuatan terakhirgentian kacajuga banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kecacatan permukaan dan rekahan mikro, kekuatan teorinya sebahagian besarnya berpunca daripada ikatan kovalen Si-O yang kuat dan struktur rangkaian tiga dimensi.

• Tenaga Bon Tinggi:Tenaga ikatan ikatan Si-O adalah sangat tinggi, yang menjadikan rangka kaca itu sendiri sangat teguh, memberikan gentian dengan kekuatan tegangan tinggi dan modulus elastik.

5. Memberi Sifat Terma Ideal

• Pekali Pengembangan Terma Rendah:Silika sendiri mempunyai pekali pengembangan terma yang sangat rendah. Kerana ia berfungsi sebagai rangka utama, E-glass juga mempunyai pekali pengembangan haba yang agak rendah. Ini bermakna ia mempunyai kestabilan dimensi yang baik semasa perubahan suhu dan kurang berkemungkinan menghasilkan tegasan yang berlebihan akibat pengembangan dan pengecutan haba.
• Titik Lembut Tinggi:Takat lebur silika sangat tinggi (kira-kira 1723∘C). Walaupun penambahan oksida fluks lain merendahkan suhu lebur akhir E-kaca, teras SiO2nya masih memastikan kaca mempunyai takat lembut dan kestabilan terma yang cukup tinggi untuk memenuhi keperluan kebanyakan aplikasi.

Dalam tipikalE-kacakomposisi, kandungan silika biasanya 52%−56% (mengikut berat), menjadikannya komponen oksida tunggal terbesar. Ia mentakrifkan sifat asas kaca.

Pembahagian Buruh antara Oksida dalam E-Glass:

• SiO2​(Silika): Rangka utama; memberikan kestabilan struktur, penebat elektrik, ketahanan kimia dan kekuatan.
• Al2​O3​(Alumina): Pembentuk dan penstabil rangkaian tambahan; meningkatkan kestabilan kimia, kekuatan mekanikal, dan mengurangkan kecenderungan devitrifikasi.
• B2​O3​(Boron Oksida): Fluks dan pengubahsuai harta; merendahkan suhu lebur (penjimatan tenaga) dengan ketara sambil meningkatkan sifat terma dan elektrik.
• CaO/MgO(Kalsium Oksida/Magnesium Oksida): Fluks dan penstabil; membantu dalam mencairkan dan melaraskan ketahanan kimia dan sifat devitrifikasi.