Apabila kita melihat produk yang diperbuat daripadagentian kaca, kita sering hanya memerhatikan rupa dan kegunaannya, tetapi jarang mempertimbangkan: Apakah struktur dalaman filamen hitam atau putih yang langsing ini? Mikrostruktur yang tidak kelihatan inilah yang memberikan gentian kaca sifat uniknya, seperti kekuatan tinggi, rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan. Hari ini, kita akan menyelidiki "dunia dalaman" gentian kaca untuk mendedahkan rahsia strukturnya.
Yayasan Mikroskopik: “Tertib Tidak Tersusun” di Peringkat Atom
Dari perspektif atom, komponen teras gentian kaca ialah silikon dioksida (biasanya 50%-70% berat), dengan unsur lain seperti kalsium oksida, magnesium oksida dan aluminium oksida ditambah untuk melaraskan sifatnya. Susunan atom-atom ini menentukan ciri-ciri asas gentian kaca.
Tidak seperti "susunan jarak jauh" atom dalam bahan kristal (seperti logam atau kristal kuarza), susunan atom dalam gentian kaca mempamerkan"Tertib jarak pendek, gangguan jarak jauh."Secara ringkasnya, di kawasan setempat (dalam julat beberapa atom), setiap atom silikon terikat dengan empat atom oksigen, membentuk bentuk seperti piramid"tetrahedron silika"struktur. Susunan setempat ini teratur. Walau bagaimanapun, pada skala yang lebih besar, tetrahedra silika ini tidak membentuk kekisi berulang yang sekata seperti dalam kristal. Sebaliknya, ia disambungkan secara rawak dan disusun secara tidak teratur, seperti timbunan blok binaan yang dipasang secara tidak sekata, membentuk struktur kaca amorfus.
Struktur amorfus ini merupakan salah satu perbezaan utama antaragentian kacadan kaca biasa. Semasa proses penyejukan kaca biasa, atom mempunyai masa yang cukup untuk membentuk kristal kecil yang tersusun secara setempat, yang menyebabkan kerapuhan yang lebih tinggi. Sebaliknya, gentian kaca dihasilkan dengan meregangkan dan menyejukkan kaca cair dengan cepat. Atom tidak mempunyai masa untuk menyusun diri mereka secara teratur dan "dibekukan" dalam keadaan amorfus yang tidak teratur ini. Ini mengurangkan kecacatan pada sempadan kristal, membolehkan gentian mengekalkan sifat kaca sambil memperoleh kekuatan dan kekuatan tegangan yang lebih baik.
Struktur Monofilamen: Entiti Seragam dari "Kulit" hingga "Teras"
Gentian kaca yang kita lihat sebenarnya terdiri daripada banyakmonofilamen, tetapi setiap monofilamen merupakan unit struktur yang lengkap. Monofilamen biasanya mempunyai diameter 5-20 mikrometer (kira-kira 1/5 hingga 1/2 diameter rambut manusia). Strukturnya seragam"Bentuk silinder pepejal"tanpa lapisan yang jelas. Walau bagaimanapun, dari perspektif taburan komposisi mikroskopik, terdapat perbezaan "teras kulit" yang halus.
Semasa proses lukisan, apabila kaca cair diekstrusi dari lubang kecil spinneret, permukaannya menyejuk dengan cepat apabila bersentuhan dengan udara, membentuk lapisan yang sangat nipis."kulit"lapisan (kira-kira 0.1-0.5 mikrometer tebal). Lapisan kulit ini menyejuk lebih cepat daripada lapisan dalaman"teras."Akibatnya, kandungan silikon dioksida dalam lapisan kulit sedikit lebih tinggi daripada teras, dan susunan atomnya lebih padat dengan kecacatan yang lebih sedikit. Perbezaan halus dalam komposisi dan struktur ini menjadikan permukaan monofilamen lebih kuat dari segi kekerasan dan ketahanan kakisan berbanding teras. Ia juga mengurangkan kemungkinan retakan permukaan—kegagalan bahan selalunya bermula dengan kecacatan permukaan, dan kulit padat ini bertindak sebagai "cangkerang" pelindung untuk monofilamen.
Selain perbezaan kulit-teras yang halus, produk berkualiti tinggigentian kacaMonofilamen juga mempunyai simetri yang sangat bulat dalam keratan rentasnya, dengan ralat diameter biasanya dikawal dalam lingkungan 1 mikrometer. Struktur geometri seragam ini memastikan bahawa apabila monofilamen ditekan, tegasan diagihkan secara sekata merentasi keseluruhan keratan rentas, mencegah kepekatan tegasan yang disebabkan oleh ketidakteraturan ketebalan setempat dan dengan itu meningkatkan kekuatan tegangan keseluruhan.
Struktur Kolektif: Gabungan Tertib "Benang" dan "Fabrik"
Walaupun monofilamen kuat, diameternya terlalu halus untuk digunakan secara bersendirian. Oleh itu, gentian kaca biasanya wujud dalam bentuk"kolektif,"paling lazimnya sebagai"benang gentian kaca"dan"kain gentian kaca."Struktur mereka adalah hasil daripada gabungan monofilamen yang teratur.
Benang gentian kaca ialah himpunan berpuluh-puluh hingga beribu-ribu monofilamen, yang dipasang oleh sama ada"memusingkan"atau menjadi"tidak berpintal."Benang yang tidak berpintal ialah himpunan monofilamen selari yang longgar, dengan struktur ringkas, terutamanya digunakan untuk membuat bulu kaca, gentian cincang, dan sebagainya. Benang berpintal, sebaliknya, dibentuk dengan memilin monofilamen bersama-sama, mewujudkan struktur lingkaran yang serupa dengan benang kapas. Struktur ini meningkatkan daya ikatan antara monofilamen, menghalang benang daripada terurai di bawah tekanan, menjadikannya sesuai untuk menenun, menggulung, dan teknik pemprosesan lain."kiraan"benang (indeks yang menunjukkan bilangan monofilamen, contohnya, benang 1200 tex terdiri daripada 1200 monofilamen) dan"putar"(bilangan lilitan per unit panjang) secara langsung menentukan kekuatan, fleksibiliti dan prestasi pemprosesan benang seterusnya.
Fabrik gentian kaca ialah struktur seperti kepingan yang diperbuat daripada benang gentian kaca melalui proses tenunan. Tiga tenunan asas ialah polos, kepar dan satin.Tenunan polosFabrik dibentuk dengan jalinan benang lungsin dan pakan yang berselang-seli, menghasilkan struktur yang ketat dengan kebolehtelapan yang rendah tetapi kekuatan yang seragam, menjadikannya sesuai sebagai bahan asas untuk bahan komposit. Dalamtenunan keparFabrik, benang lungsin dan benang pakan berjalin dalam nisbah 2:1 atau 3:1, menghasilkan corak pepenjuru pada permukaan. Ia lebih fleksibel daripada tenunan polos dan sering digunakan untuk produk yang memerlukan lenturan atau pembentukan.Tenunan satinmempunyai titik jalinan yang lebih sedikit, dengan benang lungsin atau pakan membentuk garisan terapung berterusan di permukaan. Tenunan ini lembut apabila disentuh dan mempunyai permukaan yang licin, menjadikannya sesuai untuk komponen hiasan atau geseran rendah.
Sama ada benang atau fabrik, teras struktur kolektif adalah untuk mencapai peningkatan prestasi"1+1>2"melalui kombinasi monofilamen yang teratur. Monofilamen memberikan kekuatan asas, manakala struktur kolektif memberikan bahan bentuk, fleksibiliti dan kebolehsuaian pemprosesan yang berbeza untuk memenuhi pelbagai keperluan, daripada penebat haba hingga tetulang struktur.
Masa siaran: 16-Sep-2025
