Những vật liệu cụ thể hoặc chế phẩm hóa học được sử dụng trong thủy tinh chống thông tin để tăng cường khả năng chống căng thẳng nhiệt và cơ học?

Thành phần thủy tinh cơ sở

Thành phần thủy tinh cơ sở là rất quan trọng để xác định các tính chất nhiệt và cơ học của Kính chống thông tin . Các loại kính cơ sở phổ biến bao gồm:

A. Kính Borosilicate

• Các thành phần chính : Silicon dioxide (SiO₂), boron trioxide (b₂o₃).
• Của cải :
  • Hệ số giãn nở nhiệt thấp (CTE), làm cho nó có khả năng chống sốc nhiệt cao.
  • Sự ổn định kích thước tuyệt vời dưới sự thay đổi nhiệt độ.
  • Thường được sử dụng trong các ứng dụng thủy tinh, dụng cụ nấu ăn và công nghiệp trong phòng thí nghiệm.
• Ứng dụng : Môi trường nhiệt độ cao như cửa sổ lò, đèn pha ô tô và các thành phần hàng không vũ trụ.

B. Thủy tinh aluminosilicate

• Các thành phần chính : Silicon dioxide (SiO₂), nhôm oxit (Al₂O₃).
• Của cải :
  • Độ bền cơ học cao hơn và điện trở cào so với thủy tinh soda tiêu chuẩn.
  • Cải thiện độ ổn định nhiệt do sự kết hợp của alumina.
  • Thường được tăng cường hóa học thông qua các quá trình trao đổi ion.
• Ứng dụng : Điện thoại thông minh (ví dụ: Gorilla Glass), kính kiến ​​trúc và màn hình bảo vệ.

C. Soda Lime Glass (sửa đổi)

• Các thành phần chính : Silicon dioxide (SiO₂), Natri Oxide (NA₂O), Canxi Oxide (CAO).
• Sửa đổi :
  • Các chất phụ gia như magiê oxit (MGO) hoặc oxit kẽm (ZnO) có thể cải thiện hiệu suất nhiệt và cơ học.
  • Các quá trình ủ hoặc làm tăng thêm khả năng chống biến dạng của nó.
• Ứng dụng : Kính chắn gió ô tô, cửa sổ và kính đa năng.

Phụ gia để tăng cường độ ổn định nhiệt

Các chất phụ gia được tích hợp vào ma trận thủy tinh để giảm sự giãn nở nhiệt và cải thiện sức đề kháng với nhiệt độ cao:

A. oxit boron (b₂o₃)

• Vai trò : Giảm CTE bằng cách phá vỡ cấu trúc mạng silica.
• Tác dụng : Tăng cường khả năng chống sốc nhiệt, làm cho kính lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến thay đổi nhiệt độ nhanh.

B. oxit nhôm (Al₂o₃)

• Vai trò : Tăng cường mạng lưới thủy tinh và cải thiện độ bền cơ học.
• Tác dụng : Tăng khả năng chống trầy xước, uốn cong và ứng suất nhiệt.

C. Magiê oxit (MGO) và oxit kẽm (ZnO)

• Vai trò : Hoạt động như chất ổn định để cải thiện tính chất nhiệt và cơ học.
• Tác dụng : Giảm độ giòn và tăng cường độ dẻo dai, đặc biệt là trong kính aluminosilicate.

D. oxit lithium (LI₂O)

• Vai trò : Được sử dụng trong kính tăng cường hóa học để tạo điều kiện trao đổi ion.
• Tác dụng : Cải thiện nén bề mặt và cường độ cơ học.

Phương pháp điều trị bề mặt và lớp phủ

Các phương pháp điều trị bề mặt và lớp phủ được áp dụng để tăng cường hơn nữa các đặc tính chống thông tin của thủy tinh:

A. Tăng cường hóa học (trao đổi ion)

• Quá trình : Các ion natri (NA⁺) trên bề mặt thủy tinh được thay thế bằng các ion kali lớn hơn (K⁺) ở nhiệt độ cao.
• Tác dụng : Tạo một lớp ứng suất nén trên bề mặt, cải thiện đáng kể cường độ cơ học và khả năng chống biến dạng.

B. ủ nhiệt

• Quá trình : Kính được làm nóng đến nhiệt độ cao và sau đó được làm mát nhanh chóng.
• Tác dụng : Gây ra ứng suất nén trên bề mặt và ứng suất kéo trong lõi, tăng cường sức mạnh và khả năng chống sốc nhiệt.

C. lớp phủ chống phản chiếu và phát xạ thấp

• Nguyên vật liệu : Các lớp oxit kim loại mỏng (ví dụ, oxit thiếc, titan dioxide).
• Tác dụng : Giảm phản xạ ánh sáng và độ phát xạ, cải thiện độ trong quang học và cách nhiệt.

Cấu trúc tổng hợp và nhiều lớp

Trong một số trường hợp, kính chống thông tin được kết hợp với các vật liệu khác để nâng cao hiệu suất của nó:

A. Kính nhiều lớp

• Kết cấu : Hai hoặc nhiều lớp thủy tinh liên kết với một lớp xen kẽ (ví dụ: polyvinyl butyral, PVB).
• Tác dụng : Cải thiện khả năng chống va đập và ngăn chặn sự tan vỡ, làm cho nó an toàn và bền hơn.

B. Vật liệu lai

• Kết cấu : Thủy tinh kết hợp với polyme hoặc kim loại.
• Tác dụng : Cung cấp tính linh hoạt và sức mạnh bổ sung, hữu ích trong màn hình có thể gập lại hoặc thiết bị điện tử linh hoạt.

Kỹ thuật sản xuất nâng cao

Các kỹ thuật nâng cao được sử dụng để tinh chỉnh các tính chất vật liệu của kính chống thông tin:

A. Cấu trúc nano

• Quá trình : Kết hợp các hạt nano vào ma trận thủy tinh.
• Tác dụng : Tăng cường cường độ cơ học, độ ổn định nhiệt và tính chất quang học.

B. Làm mát có kiểm soát

• Quá trình : Làm mát chậm (ủ) để giảm căng thẳng nội bộ.
• Tác dụng : Giảm nguy cơ biến dạng hoặc nứt trong khi sử dụng.

Ví dụ về kính chống thông tin chuyên dụng

A. Pyrex (Borosilicate Glass)

• Sáng tác : ~ 80% sio₂, ~ 13% b₂o₃.
• Ứng dụng : Thiết bị phòng thí nghiệm, đồ nướng, và các thành phần công nghiệp.

B. Kính Gorilla Gorilla (thủy tinh aluminosilicate)

• Sáng tác : Sio₂, Al₂o₃, Na₂o, Mgo.
• Ứng dụng : Màn hình điện thoại thông minh, máy tính bảng và các thiết bị điện tử khác.

C. Schott Robax (kính gốm trong suốt)

• Sáng tác : Kết hợp các vật liệu thủy tinh và gốm.
• Ứng dụng : Bếp lò đốt gỗ, lò sưởi và cửa sổ xem nhiệt độ cao.