Aké špecifické materiály alebo chemické kompozície sa používajú v skle proti deformácii na zvýšenie jeho odolnosti voči tepelnému a mechanickému napätiu?

Zloženie základného skla

Zloženie základného skla je rozhodujúce pre určenie tepelných a mechanických vlastností sklo proti deformácii . Bežné typy základného skla zahŕňajú:

A. Borosilikátové sklo

• Kľúčové komponenty : Oxid kremíka (Sio₂), trikxid bóru (b₂o₃).
• Vlastnosti :
  • Nízky koeficient tepelnej expanzie (CTE), vďaka čomu je vysoko odolný voči tepelnému šoku.
  • Vynikajúca rozmerová stabilita pri zmenách teploty.
  • Bežne sa používajú v laboratórnom sklenenom riadu, riadu a priemyselných aplikáciách.
• Žiadosti : Vysokoteplotné prostredia, ako sú napríklad okná pece, automobilové svetlomety a letecké komponenty.

B. Hlinosilikátové sklo

• Kľúčové komponenty : Oxid kremíka (Sio₂), oxid hlinitý (al₂o₃).
• Vlastnosti :
  • Vyššia mechanická pevnosť a odolnosť proti škrabancom v porovnaní so štandardným sklom sódy.
  • Zlepšená tepelná stabilita v dôsledku začlenenia hlinitého.
  • Často chemicky posilňované procesmi výmeny iónov.
• Žiadosti : Smartfóny (napr. Gorilla sklo), architektonické zasklenie a ochranné obrazovky.

C. Soda-limetské sklo (upravené)

• Kľúčové komponenty : Oxid kremíka (SiO₂), oxid sodný (Na₂o), oxid vápenatý (CAO).
• Úpravy :
  • Dodatky, ako je oxid horečnatý (MGO) alebo oxid zinočnatý (ZNO), môžu zlepšiť tepelný a mechanický výkon.
  • Temperingové alebo laminujúce procesy ďalej zvyšujú jeho odolnosť voči deformácii.
• Žiadosti : Čelné sklo, okná a všeobecné zasklenie.

Prísady na zvýšenie tepelnej stability

Additívy sú začlenené do sklenenej matrice, aby sa znížila tepelná expanzia a zlepšila odolnosť voči vysokým teplotám:

A. Oxid bóru (b₂o₃)

• Úloha : Znižuje CTE narušením štruktúry siete oxidu kremičitého.
• Účinok : Zvyšuje odolnosť voči tepelnému nárazu, vďaka čomu je sklo ideálne pre aplikácie zahŕňajúce rýchle zmeny teploty.

B. Oxid hliníka (al₂o₃)

• Úloha : Posilňuje sklenenú sieť a zlepšuje mechanickú trvanlivosť.
• Účinok : Zvyšuje odpor voči poškriabaniu, ohýbaniu a tepelnému stresu.

C. Oxid horečnatý (MGO) a oxid zinočnatý (ZnO)

• Úloha : Pôsobia ako stabilizátory na zlepšenie tepelných a mechanických vlastností.
• Účinok : Znížte krehkosť a zvýšte húževnatosť, najmä v hlinikových okuliaroch.

D. Oxid lítium (li₂o)

• Úloha : Používa sa v chemicky posilnených pohároch na uľahčenie výmeny iónov.
• Účinok : Zlepšuje kompresiu povrchu a mechanickú pevnosť.

Povrchové úpravy a povlaky

Na ďalšie zvýšenie antideformáčných vlastností skla sa aplikujú povrchové úpravy a povlaky:

A. Posilnenie chemikálie (výmena iónov)

• Spracovanie : Ióny sodíka (Na⁺) v sklenenom povrchu sa pri vysokých teplotách nahradia väčšími iónmi draslíka (k⁺).
• Účinok : Vytvára na povrchu vrstvu kompresívneho napätia, ktorá výrazne zlepšuje mechanickú pevnosť a odolnosť proti deformácii.

B. Tepelné temperovanie

• Spracovanie : Sklo sa zahrieva na vysokú teplotu a potom sa rýchlo ochladí.
• Účinok : Indukuje tlakové namáhanie na povrchu a ťahovom napätí v jadre, čím sa zvyšuje pevnosť a odolnosť proti tepelnému šoku.

C. protireflexné a nízko emisivity povlaky

• Materiál : Tenké vrstvy oxidov kovov (napr. Oxid cínu, oxid titaničitý).
• Účinok : Znížte odraz svetla a emisivitu, zlepšenie optickej čistoty a tepelnej izolácie.

Kompozitné a laminované štruktúry

V niektorých prípadoch je sklo proti deformácii kombinované s inými materiálmi, aby sa zvýšil jeho výkon:

A. laminované sklo

• Štruktúra : Dve alebo viac vrstiev skla viazaného na medzivrstvu (napr. Polyvinyl butyral, PVB).
• Účinok : Zlepšuje odolnosť proti nárazu a zabraňuje rozbitiu, vďaka čomu je bezpečnejší a odolnejší.

B. Hybridné materiály

• Štruktúra : Sklo kombinované s polymérmi alebo kovmi.
• Účinok : Poskytuje ďalšiu flexibilitu a pevnosť, užitočné pri skladateľných displejoch alebo flexibilnej elektronike.

Pokročilé výrobné techniky

Pokročilé techniky sa používajú na vylepšenie materiálových vlastností skla proti deformácii:

A. Nanoštruktúrovanie

• Spracovanie : Zahŕňa nanočastice do sklenenej matrice.
• Účinok : Zvyšuje mechanickú pevnosť, tepelnú stabilitu a optické vlastnosti.

B. Riadené chladenie

• Spracovanie : Pomalé chladenie (žíhanie) na zmiernenie vnútorného napätia.
• Účinok : Znižuje riziko deformácie alebo praskania počas používania.

Príklady špecializovaných anti deformačných okuliarov

A. Pyrex (borosilikátové sklo)

• Kompozícia : ~ 80% Sio₂, ~ 13% b₂o₃.
• Žiadosti : Laboratórne vybavenie, bakereware a priemyselné komponenty.

B. sklo Gorilla Corning (hlinosilikátové sklo)

• Kompozícia : Sio₂, al₂o₃, na₂o, mgo.
• Žiadosti : Smartphone obrazovky, tablety a ďalšie elektronické zariadenia.

C. Schott Robax (priehľadné keramické sklo)

• Kompozícia : Kombinácia sklenených a keramických materiálov.
• Žiadosti : Kachle na spaľovanie dreva, krby a okná na sledovanie vysokej teploty.