La sílice (SiO2) juga un paper absolutament fonamental enVidre electrònic, formant la roca base per a totes les seves excel·lents propietats. En poques paraules, la sílice és el "formador de xarxa" o "esquelet" del vidre E. La seva funció es pot classificar específicament en les àrees següents:
1. Formació de l'estructura de la xarxa de vidre (funció principal)
Aquesta és la funció més fonamental de la sílice. La sílice és un òxid formador de vidre en si mateixa. Els seus tetraedres de SiO4 estan connectats entre si mitjançant àtoms d'oxigen que formen ponts, formant una estructura de xarxa tridimensional contínua, robusta i aleatòria.
- Analogia:Això és com l'esquelet d'acer d'una casa en construcció. La sílice proporciona l'estructura principal de tota l'estructura de vidre, mentre que altres components (com ara òxid de calci, òxid d'alumini, òxid de bor, etc.) són els materials que omplen o modifiquen aquest esquelet per ajustar el rendiment.
- Sense aquest esquelet de sílice, no es pot formar una substància en estat vitri estable.
2. Prestació d'un excel·lent rendiment d'aïllament elèctric
- Alta resistivitat elèctrica:La sílice en si mateixa té una mobilitat iònica extremadament baixa, i l'enllaç químic (enllaç Si-O) és molt estable i fort, cosa que dificulta la ionització. La xarxa contínua que forma restringeix en gran mesura el moviment de les càrregues elèctriques, donant al vidre E una resistivitat volumètrica i una resistivitat superficial molt elevades.
- Constant dielèctrica baixa i pèrdua dielèctrica baixa:Les propietats dielèctriques del vidre electrònic són molt estables a altes freqüències i altes temperatures. Això es deu principalment a la simetria i l'estabilitat de l'estructura de la xarxa de SiO2, que resulta en un baix grau de polarització i una mínima pèrdua d'energia (conversió en calor) en un camp elèctric d'alta freqüència. Això el fa ideal per al seu ús com a material de reforç en plaques de circuits electrònics (PCB) i aïllants d'alta tensió.
3. Garantir una bona estabilitat química
El vidre E presenta una excel·lent resistència a l'aigua, als àcids (excepte l'àcid fluorhídric i l'àcid fosfòric calent) i als productes químics.
- Superfície inert:La densa xarxa Si-O-Si té una activitat química molt baixa i no reacciona fàcilment amb l'aigua o els ions H+. Per tant, la seva resistència a la hidròlisi i a l'àcid són molt bones. Això garanteix que els materials compostos reforçats amb fibra de vidre E mantinguin el seu rendiment a llarg termini, fins i tot en entorns durs.
4. Contribució a una alta resistència mecànica
Tot i que la força final defibres de vidretambé està molt influenciada per factors com ara defectes superficials i microesquerdes, la seva força teòrica prové en gran mesura dels forts enllaços covalents Si-O i de l'estructura de xarxa tridimensional.
- Alta energia d'enllaç:L'energia d'enllaç de l'enllaç Si-O és molt alta, cosa que fa que l'esquelet de vidre sigui extremadament robust, proporcionant a la fibra una alta resistència a la tracció i un mòdul elàstic.
5. Aportant propietats tèrmiques ideals
- Coeficient de dilatació tèrmica baix:La sílice en si mateixa té un coeficient d'expansió tèrmica molt baix. Com que serveix com a esquelet principal, el vidre E també té un coeficient d'expansió tèrmica relativament baix. Això significa que té una bona estabilitat dimensional durant els canvis de temperatura i és menys probable que generi una tensió excessiva a causa de l'expansió i la contracció tèrmiques.
- Punt d'estovament alt:El punt de fusió de la sílice és extremadament alt (aproximadament 1723 °C). Tot i que l'addició d'altres òxids fundents redueix la temperatura de fusió final del vidre E, el seu nucli de SiO2 encara garanteix que el vidre tingui un punt de reblaniment i una estabilitat tèrmica prou alts per complir els requisits de la majoria d'aplicacions.
En un típicVidre electròniccomposició, el contingut de sílice sol ser del 52% a 56% (en pes), convertint-lo en el component d'òxid més gran. Defineix les propietats fonamentals del vidre.
Divisió del treball entre els òxids del vidre electrònic:
- SiO2(Sílice): Esquelet principal; proporciona estabilitat estructural, aïllament elèctric, durabilitat química i resistència.
- Al2O3(Alúmina): Formador i estabilitzador de xarxa auxiliar; augmenta l'estabilitat química, la resistència mecànica i redueix la tendència a la desvitrificació.
- B2O3(Òxid de bor): Modificador de flux i propietat; redueix significativament la temperatura de fusió (estalvi d'energia) alhora que millora les propietats tèrmiques i elèctriques.
- CaO/MgO(Òxid de calci/Òxid de magnesi): Flux i estabilitzador; ajuda a la fusió i ajusta la durabilitat química i les propietats de desvitrificació.
Data de publicació: 10 d'octubre de 2025
