Silicijev dioksid (SiO2) igra apsolutno ključnu i fundamentalnu ulogu uE-staklo, što čini osnovu za sva njegova izvrsna svojstva. Jednostavno rečeno, silicijum dioksid je "struktura mreže" ili "skelet" E-stakla. Njegova funkcija se može posebno kategorizirati u sljedeća područja:
1. Formiranje strukture staklene mreže (osnovna funkcija)
Ovo je najosnovnija funkcija silicijum dioksida. Sam silicijum dioksid je oksid koji formira staklo. Njegovi SiO4 tetraedri su međusobno povezani premošćavanjem atoma kisika, formirajući kontinuiranu, robusnu i nasumičnu trodimenzionalnu mrežnu strukturu.
- Analogija:Ovo je poput čelične konstrukcije kuće u izgradnji. Silicij dioksid pruža glavni okvir za cijelu staklenu konstrukciju, dok su druge komponente (poput kalcijevog oksida, aluminijevog oksida, borovog oksida itd.) materijali koji ispunjavaju ili modificiraju ovu konstrukciju kako bi prilagodili performanse.
- Bez ovog silicijum dioksidnog skeleta, ne može se formirati stabilna supstanca u staklastom stanju.
2. Obezbjeđivanje odličnih električnih izolacijskih performansi
- Visoka električna otpornost:Sam silicijum dioksid ima izuzetno nisku pokretljivost iona, a hemijska veza (Si-O veza) je vrlo stabilna i jaka, što otežava ionizaciju. Kontinuirana mreža koju formira uveliko ograničava kretanje električnih naboja, dajući E-staklu vrlo visoku zapreminsku i površinsku otpornost.
- Niska dielektrična konstanta i mali dielektrični gubici:Dielektrična svojstva E-stakla su vrlo stabilna na visokim frekvencijama i visokim temperaturama. To je uglavnom zbog simetrije i stabilnosti SiO2 mrežne strukture, što rezultira niskim stepenom polarizacije i minimalnim gubitkom energije (pretvaranjem u toplotu) u visokofrekventnom električnom polju. Zbog toga je idealno za upotrebu kao materijal za ojačanje u elektronskim pločama (PCB) i visokonaponskim izolatorima.
3. Osiguranje dobre hemijske stabilnosti
E-staklo pokazuje odličnu otpornost na vodu, kiseline (osim fluorovodonične i vruće fosforne kiseline) i hemikalije.
- Inertna površina:Gusta Si-O-Si mreža ima vrlo nisku hemijsku aktivnost i ne reaguje lako s vodom ili H+ ionima. Stoga je njena otpornost na hidrolizu i kiseline vrlo dobra. To osigurava da kompozitni materijali ojačani E-staklenim vlaknima zadrže svoje performanse dugoročno, čak i u teškim okruženjima.
4. Doprinos visokoj mehaničkoj čvrstoći
Iako je konačna snagastaklena vlaknatakođer je pod velikim utjecajem faktora poput površinskih defekata i mikropukotina, njihova teorijska čvrstoća uglavnom proizlazi iz jakih Si-O kovalentnih veza i trodimenzionalne mrežne strukture.
- Visoka energija veze:Energija Si-O veze je vrlo visoka, što sam stakleni skelet čini izuzetno robusnim, pružajući vlaknu visoku zateznu čvrstoću i modul elastičnosti.
5. Davanje idealnih termičkih svojstava
- Nizak koeficijent termičkog širenja:Sam silicijum dioksid ima vrlo nizak koeficijent termičkog širenja. Budući da služi kao glavni skelet, E-staklo također ima relativno nizak koeficijent termičkog širenja. To znači da ima dobru dimenzionalnu stabilnost tokom promjena temperature i manja je vjerovatnoća da će generirati prekomjerno naprezanje zbog termičkog širenja i skupljanja.
- Visoka tačka omekšavanja:Tačka topljenja silicijevog dioksida je izuzetno visoka (približno 1723 °C). Iako dodatak drugih oksida za otapanje snižava konačnu temperaturu topljenja E-stakla, njegovo SiO2 jezgro i dalje osigurava da staklo ima dovoljno visoku tačku omekšavanja i termičku stabilnost kako bi zadovoljilo zahtjeve većine primjena.
U tipičnomE-stakloU sastavu, sadržaj silicijum dioksida je obično 52%-56% (po težini), što ga čini najvećom pojedinačnom oksidnom komponentom. On definiše osnovna svojstva stakla.
Podjela rada među oksidima u E-staklu:
- SiO2(Silikat): Glavni skeletpruža strukturnu stabilnost, električnu izolaciju, hemijsku izdržljivost i čvrstoću.
- Al2O3(Alumina): Pomoćni mrežni formirač i stabilizatorpovećava hemijsku stabilnost, mehaničku čvrstoću i smanjuje sklonost devitrifikaciji.
- B2O3(Boron oksid): Fluks i modifikator svojstavaznačajno snižava temperaturu topljenja (ušteda energije) uz poboljšanje termičkih i električnih svojstava.
- CaO/MgO(Kalcijum oksid/Magnezijum oksid): Fluks i stabilizator; pomaže pri topljenju i prilagođava hemijsku trajnost i svojstva devitrifikacije.
Vrijeme objave: 10. okt. 2025.
