O papel fundamental da sílice (SiO2) no vidro electrónico

A sílice (SiO2) xoga un papel absolutamente fundamental enVidro electrónico, formando a rocha base para todas as súas excelentes propiedades. En poucas palabras, a sílice é o "formador de rede" ou o "esqueleto" do vidro E. A súa función pódese clasificar especificamente nas seguintes áreas:

1. Formación da estrutura da rede de vidro (función principal)

Esta é a función máis fundamental da sílice. A sílice é en si mesma un óxido formador de vidro. Os seus tetraedros de SiO4 están conectados entre si mediante átomos de osíxeno ponteantes, formando unha estrutura de rede tridimensional continua, robusta e aleatoria.

• Analoxía:Isto é coma o esqueleto de aceiro dunha casa en construción. A sílice proporciona a estrutura principal para toda a estrutura de vidro, mentres que outros compoñentes (como o óxido de calcio, o óxido de aluminio, o óxido de boro, etc.) son os materiais que completan ou modifican este esqueleto para axustar o rendemento.
• Sen este esqueleto de sílice, non se pode formar unha substancia en estado vítreo estable.

2. Prestación dun excelente rendemento de illamento eléctrico

• Alta resistividade eléctrica:A sílice en si ten unha mobilidade iónica extremadamente baixa, e a unión química (unión Si-O) é moi estable e forte, o que dificulta a ionización. A rede continua que forma restrinxe en gran medida o movemento das cargas eléctricas, o que lle dá ao vidro E unha resistividade de volume e unha resistividade superficial moi elevadas.
• Constante dieléctrica baixa e perda dieléctrica baixa:As propiedades dieléctricas do vidro electrónico son moi estables a altas frecuencias e altas temperaturas. Isto débese principalmente á simetría e estabilidade da estrutura da rede de SiO2, o que resulta nun baixo grao de polarización e unha mínima perda de enerxía (conversión en calor) nun campo eléctrico de alta frecuencia. Isto faino ideal para o seu uso como material de reforzo en placas de circuítos electrónicos (PCB) e illantes de alta tensión.

3. Garantir unha boa estabilidade química

O vidro E presenta unha excelente resistencia á auga, aos ácidos (agás o ácido fluorhídrico e o ácido fosfórico quente) e aos produtos químicos.

• Superficie inerte:A densa rede Si-O-Si ten unha actividade química moi baixa e non reacciona facilmente coa auga ou cos ións H+. Polo tanto, a súa resistencia á hidrólise e aos ácidos son moi boas. Isto garante que os materiais compostos reforzados con fibra de vidro E manteñan o seu rendemento a longo prazo, mesmo en ambientes agresivos.

4. Contribución á alta resistencia mecánica

Aínda que a forza final defibras de vidrotamén está moi influenciada por factores como defectos superficiais e microfendas, a súa forza teórica provén en gran medida das fortes ligazóns covalentes Si-O e da estrutura de rede tridimensional.

• Alta enerxía de enlace:A enerxía de enlace do enlace Si-O é moi alta, o que fai que o propio esqueleto de vidro sexa extremadamente robusto, proporcionando á fibra unha alta resistencia á tracción e módulo elástico.

5. Proporcionar propiedades térmicas ideais

• Baixo coeficiente de expansión térmica:A sílice en si ten un coeficiente de expansión térmica moi baixo. Debido a que serve como esqueleto principal, o vidro E tamén ten un coeficiente de expansión térmica relativamente baixo. Isto significa que ten unha boa estabilidade dimensional durante os cambios de temperatura e é menos probable que xere unha tensión excesiva debido á expansión e contracción térmicas.
• Punto de abrandamento alto:O punto de fusión da sílice é extremadamente alto (aproximadamente 1723 °C). Aínda que a adición doutros óxidos fundentes reduce a temperatura de fusión final do vidro E, o seu núcleo de SiO2 aínda garante que o vidro teña un punto de abrandamento e unha estabilidade térmica suficientemente altos para cumprir os requisitos da maioría das aplicacións.

Nunha típicaVidro electrónicocomposición, o contido de sílice adoita ser do 52 % ao 56 % (en peso), o que a converte no compoñente de óxido individual máis importante. Define as propiedades fundamentais do vidro.

División do traballo entre os óxidos no vidro electrónico:

• SiO2(Sílice): Esqueleto principal; proporciona estabilidade estrutural, illamento eléctrico, durabilidade química e resistencia.
• Al2O3(Alúmina): Formador e estabilizador de rede auxiliaraumenta a estabilidade química, a resistencia mecánica e reduce a tendencia á desvitrificación.
• B2O3(Óxido de boro): Modificador de fluxo e propiedades; reduce significativamente a temperatura de fusión (aforro de enerxía) á vez que mellora as propiedades térmicas e eléctricas.
• CaO/MgO(Óxido de calcio/Óxido de magnesio): Fluxo e estabilizadoraxuda na fusión e axusta a durabilidade química e as propiedades de desvitrificación.