Tính chất vật lý Thủy tinh borosilicat

Loại thủy tinh borosilicate phổ biến được sử dụng cho thủy tinh trong phòng thí nghiệm có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp (3.3 × 10−6 K−1),[5] khoảng một phần ba lượng thủy tinh soda-lime thông thường. Điều này làm giảm các ứng suất vật liệu gây ra bởi gradient nhiệt độ, làm cho borosilicate trở thành loại thủy tinh phù hợp hơn cho các ứng dụng nhất định (xem bên dưới). Thạch anh nung chảy thậm chí còn tốt hơn trong khía cạnh này (bằng một phần mười lăm độ giãn nở nhiệt của thủy tinh soda-vôi); Tuy nhiên, khó khăn khi làm việc với thạch anh nóng chảy làm cho thạch anh đắt hơn nhiều, và thủy tinh borosilicate là một sự thỏa hiệp chi phí thấp. Trong khi khả năng chống sốc nhiệt hơn các loại kính khác, thủy tinh borosilicate vẫn có thể nứt hoặc vỡ khi bị biến đổi nhiệt độ nhanh hoặc không đồng đều.

Trong số các đặc tính đặc trưng của họ thủy tinh này là:

  • Kính borosilicate khác nhau bao gồm một loạt các mở rộng nhiệt khác nhau, cho phép con dấu trực tiếp với các kim loại và hợp kim khác nhau như thủy tinh [molybdum] với CTE 4,6, vonfram với CTE khoảng 4,0 và Kovar với CTE khoảng 5,0 vì CTE khớp với đối tác niêm phong
  • Cho phép nhiệt độ tối đa cao thường khoảng 500 °C (932 °F)
  • Cho thấy khả năng kháng hóa chất cực cao trong môi trường ăn mòn. Các phép thử độ chuẩn ví dụ về tính kháng axit tạo ra các điều kiện khắc nghiệt và cho thấy các tác động rất thấp trên kính

Điểm làm mềm (nhiệt độ mà độ nhớt xấp xỉ 107.6 poise) của loại 7740 Pyrex là 820 °C (1.510 °F).[6]

Thủy tinh Borosilicate ít đậm đặc hơn (khoảng2.23 g/cm3) so với thủy tinh soda-vôi điển hình do khối lượng nguyên tử thấp của boron.

Sự chênh lệch nhiệt độ mà thủy tinh borosilicate có thể chịu được trước khi nứt vỡ là khoảng 165 °C (329 °F). Điều này so với thủy tinh vôi soda thì tốt hơn vì thủy tinh soda vôi chỉ có thể chịu được thay đổi nhiệt độ khoảng 37 °C (99 °F) và là lý do tại sao các đồ dùng nhà bếp điển hình làm từ thủy tinh soda-vôi truyền thống sẽ vỡ nếu một bình chứa nước sôi được đặt trên băng, nhưng Pyrex hoặc kính thủy tinh borosilicate khác sẽ không.[7]

Trong quang học, kính borosilicate là thủy tinh crao với độ phân tán thấp (chỉ số Abbe khoảng 65) và các chiết suất tương đối thấp (1,51–1,54 trong phạm vi nhìn thấy được).

Các họ kính

Để phân loại, thủy tinh borosilicate có thể được bố trí gần như trong các nhóm sau, theo thành phần ôxit của chúng (trong phần khối lượng). Đặc trưng của kính borosilicate là sự hiện diện của một lượng đáng kể silica (SiO2) và oxit boric (B2O3, >8%) dể tạo lưới thủy tinh. Lượng oxit boric ảnh hưởng đến tính chất thủy tinh theo một cách cụ thể. Ngoài các giống kháng cao (B2O3 tối đa 13%), có những người khác - do cách khác nhau trong đó oxit boric được kết hợp vào mạng cấu trúc - chỉ có sức đề kháng hóa chất thấp (B2O3 nội dung trên 15%). Do đó chúng tôi phân biệt giữa các loại phụ sau đây.

Thủy tinh borosilicat không kiềm thổ (thủy tinh borosilicate 3.3)

Hàm lượng B2O3 cho thủy tinh borosilicate thường là 12-13% và hàm lượng SiO2 trên 80%. Độ bền hóa học cao và giãn nở nhiệt thấp (3.3 × 10−6 K−1) – thấp nhất trong số tất cả các loại kính thương mại cho các ứng dụng kỹ thuật quy mô lớn - làm cho nó trở thành vật liệu thủy tinh đa năng. Kính phẳng borosilicate cao cấp được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, chủ yếu cho các ứng dụng kỹ thuật yêu cầu khả năng chịu nhiệt tốt, độ bền hóa học tuyệt vời hoặc truyền ánh sáng cao kết hợp với chất lượng bề mặt nguyên sơ. Các ứng dụng điển hình khác cho các dạng thủy tinh borosilicate khác nhau bao gồm ống thủy tinh, ống thủy tinh, hộp thủy tinh, vv đặc biệt cho ngành công nghiệp hóa chất.

Kính borosilicate chứa kiềm

Ngoài 75% SiO2 và 8–12% B2O3, loại thủy tinh này chứa đến 5% kiềm thổ và alumina (Al2O3). Đây là một loại thủy tinh borosilicate mềm hơn một chút, giãn nở nhiệt trong phạm vi (4.0–5.0) × 10−6 K−1.

Kính borosilicate borat cao

Kính chứa 15–25% B2O3, 65–70% SiO2, và một lượng nhỏ chất kiềm và Al2O3 khi các thành phần bổ sung có điểm làm mềm thấp và giãn nở nhiệt thấp. Khả năng bịt kín kim loại trong phạm vi mở rộng của vonfram và molypden và cách điện cao là những tính năng quan trọng nhất của chúng. Sự gia tăng hàm lượng B2O3 làm giảm khả năng chống hóa chất; về mặt này, kính borosilicate borat cao khác với kính borosilicate không kiềm và kiềm thổ. Trong số này cũng có kính borosilicate chuyển ánh sáng UV xuống 180 nm, kết hợp tốt nhất của thủy tinh borosilicate và thế giới thạch anh.[8]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Thủy tinh borosilicat http://www.catie.ca/en/pif/fall-2014/safer-crack-c... http://www.arc-international-cookware.com/en/about... http://medicaldesign.com/materials/encapsulating-s... http://www.refmexgl.com/index.php/catalogo/detalle... http://www.schott.com/d/tubing/c3fb6f14-beae-4571-... http://www.scilabware.com/uploads/PDFs/2010/Techni... http://www.snopes.com/food/warnings/pyrex.asp http://www.theglassmuseum.com/lampwork.html http://science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts... //en.wikipedia.org/wiki/Chemical_&_Engineering_New...