شیشه بوروسیلیکات که به دلیل مقاومت در برابر حرارت و دوام فیزیکی شناخته شده است، در بسیاری از کاربردها که عمدتاً با تغییرات دما مرتبط هستند، مفید است. این ماده استحکام و مقاومت خود را مدیون ترکیب منحصر به فرد سیلیس، اکسید بوریک، در میان اکسیدهای مختلف دیگر است. وجود اکسید بور برای جایگزینی برخی از اجزای اکسید باعث افزایش نیروهای اتصال در ماده شیشه می شود.
خواص شیشه بوروسیلیکات
انبساط حرارتی کم
با ضریب انبساط حرارتی حداقل 3.2 x 10-6 1/K، شیشه بوروسیلیکات خالص به طور قابل توجهی در برابر تغییرات دما مقاوم تر است، جایی که سایر انواع شیشه ممکن است تاب خورده یا تغییر شکل دهند.
استحکام آن در مواجهه با شوک حرارتی باعث می شود که این ماده برای گرمایش آزمایشگاهی و ظروف پخت و پز مناسب باشد. این انبساط حرارتی کم به مواد اجازه می دهد تا یکپارچگی خود را حفظ کنند، حتی زمانی که از یک منطقه سرد (مانند یخچال) به یک منطقه گرم (مانند فر) در عرض چند ثانیه منتقل می شوند.
تغییرات در مقدار اجزای آن ممکن است ضریب انبساط حرارتی را به 7.38 x 10 افزایش دهد.-6 1/K، اما هنوز هم بسیار مقاوم تر از شیشه سودا-آهک معمولی است.
از دیگر خواص حرارتی شیشه بوروسیلیکات می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دمای بازپخت = 470 – 640 درجه سانتیگراد
- دمای نرم شدن ویکات = 460 – 840 درجه سانتی گراد
- دمای انتقال = 440 – 560 درجه سانتیگراد
استحکام مواد بالا
در مقایسه با ظروف شیشه‌ای مشابه، شیشه بوروسیلیکات می‌تواند در برابر ضربه‌های نیروی بلانت بهتر مقاومت کند. دارای مدول برشی 26.5 تا 27 گیگا پاسکال و سختی Knoop 400 تا 480 در 20 درجه سانتیگراد.
پایداری شیمیایی
شیشه بوروسیلیکات می تواند در برابر خوردگی و شکستن در معرض محیط های اسیدی مقاومت کند.
تولید و فرآوری
این نوع شیشه خاص از ذوب مواد زیر (با ترکیب تقریبی مربوطه) تولید می شود: ماسه سیلیس (59.5٪)، اکسید بوریک (21.5٪)، اکسید پتاسیم (14.4٪)، اکسید روی (2.3٪) و مقادیر کمی. از اکسید کلسیم و اکسید آلومینیوم.
انواع دیگر – مانند مواردی که از شیشه بوروسیلیکات به عنوان ظروف پخت و پز استفاده می شود – ممکن است ترکیب سیلیس را تا 81٪ بسته به کاربرد مورد نظر تغییر دهد.
فرآیند ذوب به دمای بسیار بالاتری نسبت به تولید شیشه سنتی نیاز دارد که به دلیل دمای انتقال بالای ماده تا 560 درجه سانتیگراد است.
هنگامی که بستر تولید شد، شیشه بوروسیلیکات ممکن است بسته به کاربرد برای مواد به روش‌های مختلفی پردازش شود. این ماده شیشه ای ممکن است قالب گیری شود یا به لوله ها کشیده شود و به شکل ها و اندازه های سفارشی پردازش شود.
کاربردهای شیشه بوروسیلیکات
شیشه بوروسیلیکات به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی آن در صنایع و کاربردهای متنوعی کاربرد دارد.
ظروف شیشه ای آزمایشگاهی
شیشه بوروسیلیکات به عنوان ماده پایه برای ظروف شیشه ای آزمایشگاهی، عمدتاً به دلیل پایداری شیمیایی و حرارتی مواد، محبوب است. بیشتر فنجان‌های مدرن، فلاسک‌ها و سایر ظروف شیشه‌ای که برای استفاده آزمایشگاهی طراحی شده‌اند از شیشه بوروسیلیکات ساخته شده‌اند.
لوله شیشه ای دارویی
شیشه بوروسیلیکات برای ساخت ظروف دارویی مانند سرنگ، کارتریج، ویال و آمپول استفاده می شود. این ماده در تماس با اکثر محصولات دارویی مایع عمدتاً از نظر شیمیایی بی اثر است.
وسایل آشپزی و وسایل آشپزخانه
به دلیل مقاومت حرارتی قابل توجهی که دارد، این ماده شیشه ای به ظروف آشپزخانه، به ویژه برای پخت و پز و پخت و پز راه پیدا کرده است. برندهای معروف ظروف آشپزی از شیشه بوروسیلیکات برای پخت ظروف و قابلمه های آشپزی شیشه ای استفاده می کنند.
علاوه بر این، به دلیل انبساط حرارتی کم، از این ماده شیشه ای برای اندازه گیری فنجان ها و ظروف مشابه استفاده می شود. درجه بندی های برچسب گذاری شده روی ظروف شیشه ای دقت خود را حفظ می کنند زیرا مواد در معرض دمای بالا تاب نمی یابند.
تجهیزات نوری
به دلیل پایداری شیشه بوروسیلیکات، ماده خوبی در ساخت اسلایدها و عدسی‌ها برای میکروسکوپ، تلسکوپ و سایر دستگاه‌های نوری است. افزودن عوامل دوپینگ ممکن است خصوصیات شیشه مانند طیف جذب نوری را تغییر دهد.
تکنولوژی نورپردازی
تجهیزات روشنایی به ظروف و غشاهای شیشه ای نیاز دارند که بتوانند گرمای شدید را تحمل کنند و اینجاست که شیشه بوروسیلیکات بسیار مفید است. دستگاه هایی که از این نوع شیشه استفاده می کنند عبارتند از لامپ های HID، چراغ قوه های مدرن با قدرت بالا و نورافکن های استودیویی.
مطالعات اخیر شامل تغییراتی در ترکیب شیمیایی شیشه بوروسیلیکات، از طریق افزودن مواد شیمیایی دوپینگ است. تغییر در طیف نورتابی مواد برای نمایشگر حالت جامد، W-LED و کاربردهای مشابه مفید است.