Welke specifieke materialen of chemische samenstellingen worden gebruikt in anti-deformatieglas om de weerstand tegen thermische en mechanische stress te verbeteren?

Basisglassamenstelling

De basisscompositie is van cruciaal belang voor het bepalen van de thermische en mechanische eigenschappen van antidormatieglas . Veel voorkomende soorten basisglas zijn:

A. Borosilicaatglas

• Belangrijke componenten : Siliciumdioxide (Sio₂), boortrioxide (b₂o₃).
• Eigenschappen :
  • Lage coëfficiënt van thermische expansie (CTE), waardoor het zeer resistent is tegen thermische schok.
  • Uitstekende dimensionale stabiliteit onder temperatuurveranderingen.
  • Vaak gebruikt in laboratoriumglaswerk, kookgerei en industriële toepassingen.
• Toepassingen : Hoge-temperatuuromgevingen zoals ovenvensters, auto-koplampen en ruimtevaartcomponenten.

B. Aluminosilicaatglas

• Belangrijke componenten : Siliciumdioxide (Sio₂), aluminiumoxide (al₂o₃).
• Eigenschappen :
  • Hogere mechanische sterkte en krasweerstand vergeleken met standaard frisdrankglas.
  • Verbeterde thermische stabiliteit door de opname van aluminiumoxide.
  • Vaak chemisch versterkt door ionenuitwisselingsprocessen.
• Toepassingen : Smartphones (bijv. Corning Gorilla Glass), architecturale beglazing en beschermende schermen.

C. Soda-limoenglas (gemodificeerd)

• Belangrijke componenten : Siliciumdioxide (Sio₂), natriumoxide (Na₂o), calciumoxide (CaO).
• Wijzigingen :
  • Additieven zoals magnesiumoxide (MGO) of zinkoxide (ZnO) kunnen de thermische en mechanische prestaties verbeteren.
  • Temple- of lamineringsprocessen verbeteren verder de weerstand tegen vervorming.
• Toepassingen : Automotive Windshields, Windows en algemene beglazing.

Additieven om de thermische stabiliteit te verbeteren

Additieven worden opgenomen in de glasmatrix om de thermische expansie te verminderen en de weerstand tegen hoge temperaturen te verbeteren:

A. booroxide (B₂o₃)

• Rol : Vermindert de CTE door de silica -netwerkstructuur te verstoren.
• Effect : Verbetert de thermische schokweerstand, waardoor het glas ideaal is voor toepassingen met snelle temperatuurveranderingen.

B. Aluminiumoxide (al₂o₃)

• Rol : Versterkt het glasnetwerk en verbetert de mechanische duurzaamheid.
• Effect : Verhoogt de weerstand tegen krassen, buigen en thermische stress.

C. magnesiumoxide (MGO) en zinkoxide (ZnO)

• Rol : Fungeren als stabilisatoren om thermische en mechanische eigenschappen te verbeteren.
• Effect : Verminder brosheid en verbetert de taaiheid, vooral in aluminosilicaatglazen.

D. lithiumoxide (li₂o)

• Rol : Gebruikt in chemisch versterkte glazen om ionenuitwisseling te vergemakkelijken.
• Effect : Verbetert oppervlaktecompressie en mechanische sterkte.

Oppervlaktebehandelingen en coatings

Oppervlaktebehandelingen en coatings worden aangebracht om de anti-de-formatie-eigenschappen van het glas verder te verbeteren:

A. Chemische versterking (ionenuitwisseling)

• Proces : Natriumionen (Na⁺) in het glasoppervlak worden vervangen door grotere kaliumionen (k⁺) bij hoge temperaturen.
• Effect : Creëert een compressieve stresslaag op het oppervlak, waardoor de mechanische sterkte en weerstand tegen vervorming aanzienlijk wordt verbeterd.

B. Thermische temperen

• Proces : Het glas wordt op een hoge temperatuur verwarmd en vervolgens snel afgekoeld.
• Effect : Induceert drukspanningen op het oppervlak en trekspanningen in de kern, waardoor de sterkte en thermische schokweerstand wordt verbeterd.

C. anti-reflecterende en lage emissiviteit coatings

• Materialen : Dunne lagen metaaloxiden (bijv. Tinoxide, titaniumdioxide).
• Effect : Verminder licht reflectie en emissiviteit, het verbeteren van de optische helderheid en thermische isolatie.

Samengestelde en gelamineerde structuren

In sommige gevallen wordt antidormatieglas gecombineerd met andere materialen om de prestaties ervan te verbeteren:

A. gelamineerd glas

• Structuur : Twee of meer glaslagen verbonden met een tussenlaag (bijv. Polyvinylbutyral, PVB).
• Effect : Verbetert de impactweerstand en voorkomt verbrijzeling, waardoor het veiliger en duurzamer wordt.

B. Hybride materialen

• Structuur : Glas gecombineerd met polymeren of metalen.
• Effect : Biedt extra flexibiliteit en sterkte, nuttig in opvouwbare displays of flexibele elektronica.

Geavanceerde productietechnieken

Geavanceerde technieken worden gebruikt om de materiaaleigenschappen van anti-deformatieglas te verfijnen:

A. Nanostructurering

• Proces : Neemt nanodeeltjes op in de glasmatrix.
• Effect : Verbetert mechanische sterkte, thermische stabiliteit en optische eigenschappen.

B. Gecontroleerde koeling

• Proces : Langzame koeling (gloeien) om interne spanningen te verlichten.
• Effect : Vermindert het risico op vervorming of kraken tijdens gebruik.

Voorbeelden van gespecialiseerde anti-vereeringsglazen

A. pyrex (borosilicaatglas)

• Samenstelling : ~ 80% Sio₂, ~ 13% B₂o₃.
• Toepassingen : Laboratoriumapparatuur, bakware en industriële componenten.

B. Corning Gorilla Glass (aluminosilicaatglas)

• Samenstelling : Sio₂, Al₂o₃, Na₂o, MGO.
• Toepassingen : Smartphoneschermen, tablets en andere elektronische apparaten.

C. Schott Robax (transparant keramisch glas)

• Samenstelling : Combinatie van glas en keramische materialen.
• Toepassingen : Houtkachels, open haarden en het bekijken van ramen op hoge temperatuur.