Hvilke spesifikke materialer eller kjemiske sammensetninger brukes i anti-deformasjonsglass for å forbedre dens motstand mot termisk og mekanisk stress?

Basisglasskomposisjon

Basisglasssammensetningen er kritisk for å bestemme de termiske og mekaniske egenskapene til Anti-deformasjonsglass . Vanlige typer basisglass inkluderer:

A. Borosilikatglass

• Nøkkelkomponenter : Silisiumdioksid (SiO₂), bor trioksid (b₂o₃).
• Egenskaper :
  • Lav termisk ekspansjonskoeffisient (CTE), noe som gjør den svært motstandsdyktig mot termisk sjokk.
  • Utmerket dimensjonell stabilitet under temperaturendringer.
  • Vanligvis brukt i laboratorieglass, kokekar og industrielle applikasjoner.
• Applikasjoner : Miljøer med høy temperatur som ovnvinduer, billykter og romfartskomponenter.

B. Aluminosilikatglass

• Nøkkelkomponenter : Silisiumdioksid (SiO₂), aluminiumoksid (Al₂o₃).
• Egenskaper :
  • Høyere mekanisk styrke og ripebestandighet sammenlignet med standard brus-lime glass.
  • Forbedret termisk stabilitet på grunn av inkorporering av aluminiumoksyd.
  • Ofte kjemisk styrket gjennom ionebytteprosesser.
• Applikasjoner : Smarttelefoner (f.eks. Corning Gorilla Glass), arkitektonisk vinduer og beskyttelsesskjermer.

C. Soda-lime glass (modifisert)

• Nøkkelkomponenter : Silisiumdioksid (SiO₂), natriumoksid (Na₂O), kalsiumoksyd (CaO).
• Endringer :
  • Tilsetningsstoffer som magnesiumoksyd (MGO) eller sinkoksid (ZnO) kan forbedre termisk og mekanisk ytelse.
  • Tempering eller lamineringsprosesser forbedrer dens motstand mot deformasjon ytterligere.
• Applikasjoner : Automotive frontruter, vinduer og glass av generell formål.

Tilsetningsstoffer for å forbedre termisk stabilitet

Tilsetningsstoffer er integrert i glassmatrisen for å redusere termisk ekspansjon og forbedre motstanden mot høye temperaturer:

A. Boroksid (B₂o₃)

• Rolle : Reduserer CTE ved å forstyrre silika -nettverksstrukturen.
• Effekt : Forbedrer termisk sjokkmotstand, noe som gjør glasset ideelt for applikasjoner som involverer raske temperaturendringer.

B. Aluminiumoksid (Al₂o₃)

• Rolle : Styrker glassnettet og forbedrer mekanisk holdbarhet.
• Effekt : Øker motstanden mot riper, bøyning og termisk stress.

C. Magnesiumoksid (MgO) og sinkoksid (ZnO)

• Rolle : Fungere som stabilisatorer for å forbedre termiske og mekaniske egenskaper.
• Effekt : Reduser sprøhet og forbedrer seighet, spesielt i aluminosilikatglass.

D. litiumoksid (Li₂o)

• Rolle : Brukes i kjemisk styrket glass for å lette ionebytte.
• Effekt : Forbedrer overflatekomprimering og mekanisk styrke.

Overflatebehandlinger og belegg

Overflatebehandlinger og belegg påføres for å forbedre glassets anti-deformasjonsegenskaper:

A. Kjemisk styrking (ionebytte)

• Behandle : Natriumioner (Na⁺) i glassoverflaten erstattes med større kaliumioner (K⁺) ved høye temperaturer.
• Effekt : Skaper et komprimerende stresslag på overflaten, noe som forbedrer mekanisk styrke og motstand mot deformasjon betydelig.

B. Termisk temperering

• Behandle : Glasset varmes opp til en høy temperatur og avkjøles deretter raskt.
• Effekt : Induserer trykkspenninger på overflaten og strekkspenninger i kjernen, og forbedrer styrken og termisk sjokkmotstand.

C. Anti-reflekterende og lavemissivitetsbelegg

• Materialer : Tynne lag metalloksider (f.eks. Tinnoksid, titandioksid).
• Effekt : Reduser lysrefleksjon og emissivitet, forbedrer optisk klarhet og termisk isolasjon.

Sammensatte og laminerte strukturer

I noen tilfeller er anti-deformasjonsglass kombinert med andre materialer for å forbedre ytelsen:

A. Laminert glass

• Struktur : To eller flere lag med glass bundet med et mellomlag (f.eks. Polyvinylbutyral, PVB).
• Effekt : Forbedrer påvirkningsmotstanden og forhindrer knust, noe som gjør den tryggere og mer holdbar.

B. Hybridmaterialer

• Struktur : Glass kombinert med polymerer eller metaller.
• Effekt : Gir ekstra fleksibilitet og styrke, nyttig i sammenleggbare skjermer eller fleksibel elektronikk.

Avanserte produksjonsteknikker

Avanserte teknikker brukes til å avgrense materialegenskapene til anti-deformasjonsglass:

A. Nanostrukturering

• Behandle : Inkluderer nanopartikler i glassmatrisen.
• Effekt : Forbedrer mekanisk styrke, termisk stabilitet og optiske egenskaper.

B. Kontrollert kjøling

• Behandle : Sakte avkjøling (annealing) for å lindre indre påkjenninger.
• Effekt : Reduserer risikoen for deformasjon eller sprekker under bruk.

Eksempler på spesialiserte anti-deformasjonsbriller

A. Pyrex (borosilikatglass)

• Sammensetning : ~ 80% sio₂, ~ 13% b₂o₃.
• Applikasjoner : Laboratorieutstyr, bakeware og industrielle komponenter.

B. Corning Gorilla Glass (aluminosilikatglass)

• Sammensetning : Sio₂, al₂o₃, na₂o, mgo.
• Applikasjoner : Smarttelefonskjermer, nettbrett og andre elektroniske enheter.

C. Schott Robax (gjennomsiktig keramisk glass)

• Sammensetning : Kombinasjon av glass og keramiske materialer.
• Applikasjoner : Vedovner, peiser og høye temperaturer.