Войти
Горка для гитары из боросиликатного стекла Боросиликатное стекло - разновидность стекла с диоксидом кремния и триоксидом бора в качестве основных стеклообразующих компонентов. Боросиликатные стекла известны тем, что имеют очень низкий коэффициент теплового расширения (≈3 × 10 К при 20 ° C), что делает их более устойчивыми к тепловому удару, чем любое другое обычное стекло. Такое стекло подвергается меньшему термическому напряжению и может выдерживать перепады температур без разрушения около 165 ° C (329 ° F). Он обычно используется для изготовления бутылок с реагентами и колб.
Боросиликатное стекло продается под различными торговыми названиями, включая Borosil, Duran, Pyrex, Supertek, Suprax, Simax, Bellco, BSA 60, BSC 51 (от NIPRO), Heatex, Endural, Schott, Refmex, Kimax и MG (Индия).
Боросиликатное стекло было впервые разработано немецким стеклодувом Отто Шоттом в конце 19 века в Йене. Таким образом, это раннее боросиликатное стекло стало известно как Йенское стекло. После того, как Corning Glass Works представила Pyrex в 1915 году, это название стало синонимом боросиликатного стекла в англоязычном мире (на самом деле значительная часть стекла, производимого под брендом Pyrex, также изготавливается из известково-натриевого стекла с 1940-х гг.). Боросиликатное стекло - это название семейства стекол, в котором разные элементы предназначены для совершенно разных целей. Сегодня наиболее распространенным является боросиликатное стекло 3,3 или 5,0x, такое как Duran, Corning33, Corning51-V (прозрачное), Corning51-L (янтарное), NIPRO BSA 60 и BSC 51 от International Cookware.
В дополнение к кварц, карбонат натрия и оксид алюминия, традиционно используемые в стекольном производстве, бор используется при производстве боросиликатного стекла. Состав боросиликатного стекла с низким коэффициентом расширения, такого как лабораторные стекла, упомянутые выше, состоит примерно из 80% диоксида кремния, 13% оксида бора, 4% оксида натрия и 2–3% оксида алюминия. Хотя из-за высокой температуры плавления его труднее изготовить, чем традиционное стекло, его производство экономично. Его превосходная долговечность, химическая и термостойкость находит применение в химическом лабораторном оборудовании, посуде, освещении и в некоторых видах окон.
Боросиликатное стекло создается путем объединения и плавления оксида бора, кварцевого песка, кальцинированной соды и глинозема. Поскольку боросиликатное стекло плавится при более высокой температуре, чем обычное силикатное стекло, для промышленного производства потребовались некоторые новые технологии. Производственный процесс зависит от геометрии продукта и может различаться между различными методами, такими как плавание, вытяжка трубы или формование.
Обычный тип боросиликатного стекла, используемый для лабораторной посуды, имеет очень низкий коэффициент теплового расширения (3,3 × 10 К), примерно одну треть от обыкновенное натриево-известковое стекло. Это снижает напряжение материала, вызванное температурными градиентами, что делает боросиликат более подходящим типом стекла для определенных применений (см. Ниже). Плавленый кварц в этом отношении даже лучше (имеет одну пятнадцатую теплового расширения натриево-известкового стекла); однако трудность работы с плавленым кварцем делает кварцевую посуду намного дороже, а боросиликатное стекло является недорогим компромиссом. Хотя боросиликатное стекло более устойчиво к тепловому удару, чем другие типы стекла, оно все же может треснуть или расколоться при воздействии быстрых или неравномерных колебаний температуры.
Среди характерных свойств этого семейства стекол:
точка размягчения (температура, при которой вязкость составляет примерно 10 пуаз ) типа 7740 Pyrex составляет 820 ° C (1510 ° F).
Боросиликатное стекло менее плотно (около 2,23 г / см), чем обычное натриево-известковое стекло. стекло из-за малой атомной массы бора. Его средняя удельная теплоемкость при постоянном давлении (20–100 ° C) составляет 0,83 Дж / (г⋅К), что составляет примерно одну пятую от воды.
Разница температур, которую боросиликатное стекло может выдержать до разрушения, составляет около 330 ° R (180 K), тогда как известково-натриевое стекло может выдерживать только около 100 ° R (56 K) изменение температуры. Вот почему обычная посуда, сделанная из традиционного натриево-кальциевого стекла, разобьется, если сосуд с кипящей водой поставить на лед, а стекло из пирекса или другого боросиликатного лабораторного стекла - нет.
Оптически боросиликатные стекла очки с низкой дисперсией (числа Аббе около 65) и относительно низкими показателями преломления (1,51–1,54 в видимом диапазоне).
В целях классификации боросиликатное стекло можно примерно разделить на следующие группы в соответствии с их оксидным составом (в массовых долях). Для боросиликатных стекол характерно присутствие значительных количеств диоксида кремния (SiO 2) и оксида бора (B 2O3,>8%) в качестве структурообразователей стекла. Количество оксида бора определенным образом влияет на свойства стекла. Помимо высокоустойчивых разновидностей (B 2O3максимум до 13%), есть и другие разновидности, которые - из-за другого способа включения оксида бора в структурную сетку - обладают только низкой химической стойкостью (B 2O3содержание более 15%). Следовательно, мы различаем следующие подтипы.
Содержание B 2O3для боросиликатного стекла обычно составляет 12–13%, а содержание SiO 2 более 80%. Высокая химическая стойкость и низкое тепловое расширение (3,3 × 10 K) - самое низкое из всех коммерческих стекол для крупномасштабных технических применений - делают это стекло универсальным материалом. Плоские высококачественные боросиликатные стекла используются в самых разных отраслях промышленности, в основном для технических применений, где требуется либо хорошая термическая стойкость, превосходная химическая стойкость, либо высокое светопропускание в сочетании с безупречным качеством поверхности. Другие типичные области применения различных форм боросиликатного стекла включают стеклянные трубки, стеклянные трубопроводы, стеклянные емкости и т. Д., Особенно в химической промышленности.
Помимо примерно 75% SiO 2 и 8–12% B 2O3эти стекла содержат до 5 % щелочноземельных металлов и оксида алюминия (Al 2O3). Это подтип немного более мягких стекол, которые имеют тепловое расширение в диапазоне (4,0–5,0) × 10 К.
Это не следует путать с простыми композитами боросиликатное стекло-оксид алюминия.
Стекла, содержащие 15–25% B 2O3, 65–70% SiO 2 и меньшие количества щелочей и Al 2O3в качестве дополнительных компонентов, имеют низкие температуры размягчения и низкое тепловое расширение. Герметизация металлов в диапазоне расширения вольфрама и молибдена и высокая электрическая изоляция являются их наиболее важными характеристиками. Повышенное содержание B 2O3снижает химическую стойкость; В этом отношении высокоборатные боросиликатные стекла существенно отличаются от боросиликатных стекол из не щелочноземельных и щелочноземельных металлов. Среди них также боросиликатные стекла, пропускающие УФ-свет до 180 нм, которые сочетают в себе лучшее из боросиликатного стекла и мира кварца.
Боросиликатное стекло имеет широкий спектр применения, начиная с от кухонной посуды до лабораторного оборудования, а также компонентов высококачественных продуктов, таких как имплантируемые медицинские устройства и устройства, используемые в освоении космоса.
Стаканы из боросиликатного стекла Практически вся современная лабораторная посуда изготавливается из боросиликатного стекла. Оно широко используется в этой области применения благодаря своей химической и термической стойкости и хорошей оптической прозрачности, но стекло может реагировать с гидридом натрия при нагревании с образованием борогидрида натрия, обычного лабораторного восстановителя. агент. Плавленый кварц также встречается в некотором лабораторном оборудовании, когда требуются его более высокая температура плавления и пропускание УФ-излучения (например, футеровка трубчатых печей и УФ-кюветы), но стоимость и сложность работы с кварцем делают его чрезмерным для большинство лабораторного оборудования.
Кроме того, боросиликатные трубки используются в качестве сырья для производства парентеральных упаковок для лекарств, таких как флаконы и предварительно заполненные шприцы, а также ампулы и стоматологические картриджи. Химическая стойкость боросиликатного стекла сводит к минимуму миграцию ионов натрия из стеклянной матрицы, что делает его хорошо подходящим для применения инъекционных препаратов. Этот тип стекла обычно называют USP / EP JP Type I.
Боросиликат широко используется в имплантируемых медицинских устройствах, таких как протезы глаз, искусственные тазобедренные суставы, костные цементы, стоматологический композит. материалы (белые пломбы) и даже в грудных имплантатах.
Многие имплантируемые устройства обладают уникальными преимуществами инкапсуляции из боросиликатного стекла. Приложения включают ветеринарные устройства слежения, нейростимуляторы для лечения эпилепсии, имплантируемые лекарственные насосы, кохлеарные имплантаты и физиологические датчики.
Во время В середине 20 века трубки из боросиликатного стекла использовались для подачи охлаждающей жидкости (часто дистиллированной воды ) через мощное электронное оборудование на основе вакуумных трубок, такое как передатчики коммерческого вещания. Он также использовался в качестве материала оболочки для стеклянных передающих трубок, которые работали при высоких температурах.
Боросиликатные стекла также находят применение в полупроводниковой промышленности при разработке микроэлектромеханических систем (MEMS) в составе пакетов протравленных кремниевые пластины, прикрепленные к травленому боросиликатному стеклу.
Arc International форма для выпечки Стеклянная посуда - еще одно распространенное применение. Для мерных стаканчиков используется боросиликатное стекло с нанесенной трафаретной печатью маркировкой, обеспечивающей градуированные измерения. Боросиликатное стекло иногда используется для изготовления высококачественной посуды для напитков. Боросиликатное стекло тонкое и прочное, его можно мыть в микроволновой печи и мыть в посудомоечной машине.
Во многих высококачественных фонариках в качестве линз используется боросиликатное стекло. Это увеличивает коэффициент пропускания света через линзу по сравнению с пластиком и стеклом более низкого качества.
В некоторых типах газоразрядных (HID) ламп, таких как ртутные и металлогалогенные лампы, используется боросиликатное стекло. в качестве материала внешнего конверта.
Новые техники работы с лампами привели к художественным приложениям, таким как современное стекло мрамор. Современный механизм из студийного стекла откликнулся на цвет. Боросиликат обычно используется в выдувании стекла в лэмпворкинге, и художники создают ряд товаров, таких как ювелирные изделия, посуда, скульптура, а также для художественных курительных трубок из стекла.
Производители освещения используют в своих линзах боросиликатное стекло.
В органических светодиодах (OLED) (для отображения и освещения) также используется боросиликатное стекло (BK7). Толщина стеклянных подложек BK7 обычно составляет менее 1 миллиметра для изготовления OLED. Благодаря своим оптическим и механическим характеристикам по отношению к стоимости, BK7 является распространенной подложкой в OLED. Однако, в зависимости от области применения, подложки из натриево-кальциевого стекла аналогичной толщины также используются при изготовлении OLED.
Многие астрономические отражающие телескопы используют компоненты стеклянных зеркал, изготовленные из боросиликатного стекла из-за его низкого коэффициента теплового расширения. Это делает возможными очень точные оптические поверхности, которые очень мало изменяются с температурой, и согласованные компоненты стеклянных зеркал, которые «отслеживают» изменения температуры и сохраняют характеристики оптической системы.
200-дюймовое зеркало телескопа Хейла изготовлено из боросиликатного стекла.
Оптическое стекло, которое чаще всего используется для изготовления линз для инструментов , - это Schott BK-7 (или эквивалентное стекло других производителей, например китайское стекло для короны K9 ), боросиликатное коронное стекло очень тонкой обработки. Оно также обозначается как стекло 517642 после его показателя преломления 1,517 и числа Аббе 64,2 . Другие менее дорогие боросиликатные очки, такие как Schott B270 или аналогичные, используются для изготовления очковых линз типа «корона-стекло ». Обычное дешевое боросиликатное стекло, подобное тому, которое используется для изготовления посуды и даже отражающих зеркал телескопов, нельзя использовать для высококачественных линз из-за полос и включений, характерных для более низких сортов этого типа стекла. Максимальная рабочая температура составляет 268 ° C (514 ° F). Хотя он переходит в жидкость, начиная с 288 ° C (550 ° F) (непосредственно перед тем, как он раскалится докрасна), он не работает, пока не достигнет температуры выше 538 ° C (1000 ° F). Это означает, что для промышленного производства этого стекла необходимо использовать кислородно-топливные горелки. Технологии и приемы стеклодувы позаимствовали у сварщиков.
Боросиликатное стекло стало предпочтительным материалом для моделирования методом наплавления (FDM) или изготовления плавленых нитей (FFF), строительных пластин. Благодаря низкому коэффициенту расширения боросиликатное стекло при использовании в сочетании с нагревательными пластинами и прокладками становится идеальным материалом для нагреваемой строительной платформы, на которую пластические материалы экструдируются по одному слою. Первоначальный слой конструкции должен быть помещен на практически плоскую нагретую поверхность, чтобы минимизировать усадку некоторых строительных материалов (ABS, поликарбонат, полиамид и т. Д.) за счет охлаждения после осаждения. Рабочий стол будет менять температуру от комнатной до 100–130 ° C для каждого созданного прототипа. Температура, а также различные покрытия (каптоновая лента, малярная лента, лак для волос, клей-карандаш, суспензия АБС + ацетон и т. Д.) Гарантируют, что первый слой может приклеиться к пластине и остаться на ней без деформации, поскольку первый и последующие слои охлаждаются после экструзии. Впоследствии, после сборки, нагревательным элементам и пластине дают остыть. Результирующее остаточное напряжение, возникающее при сжатии пластика при охлаждении, в то время как стекло остается относительно неизменным по размерам из-за низкого коэффициента теплового расширения, обеспечивает удобную помощь в удалении механически связанного пластика с рабочей пластины. В некоторых случаях части саморазлагаются, поскольку возникающие напряжения преодолевают адгезионную связь строительного материала с материалом покрытия и лежащей под ним пластиной.
Нагреватели для аквариумов иногда изготавливают из боросиликатного стекла. Благодаря своей высокой термостойкости, он может выдерживать значительную разницу температур между водой и нихромом нагревательным элементом.
специальным стеклом курительными трубками для каннабиса и табак могут быть изготовлены из боросиликатного стекла. Высокая термостойкость делает трубы более прочными. Некоторые организации по снижению вреда также выдают боросиликатные трубки, предназначенные для курения кокаина, поскольку термостойкость предотвращает растрескивание стекла, вызывая порезы и ожоги, которые могут распространить гепатит C.
Большинство предварительно изготовленных стеклянных слайдов для гитары изготовлено из боросиликатного стекла.
Боросиликат также является предпочтительным материалом для гелиотермической технологии с вакуумными трубками из-за его высокой прочности
теплоизоляционные плитки на Space Shuttle были покрыты боросиликатным стеклом.
Боросиликатные стекла используются для иммобилизации и захоронение радиоактивных отходов. В большинстве стран высокоактивные радиоактивные отходы в течение многих лет превращались в формы щелочно-боросиликатных или фосфатных стекловидных отходов; остекловывание - это устоявшаяся технология. Стеклование - это особенно привлекательный способ иммобилизации из-за высокой химической стойкости стеклянного изделия. Химическая стойкость стекла может позволить ему оставаться в агрессивной среде в течение многих тысяч или даже миллионов лет.
Трубки из боросиликатного стекла используются в специальных соплах для горелок сварки TIG вместо стандартных сопел для оксида алюминия. Это позволяет четко видеть дугу в ситуациях, когда видимость ограничена.
Боросиликатное стекло предлагается в немного разных составах под разными торговыми наименованиями:
Это было изначально думали, что боросиликатное стекло не может быть сформировано в наночастицы, поскольку нестабильный предшественник оксида бора препятствует успешному формированию этих форм. Однако в 2008 году группа исследователей из Швейцарского Федерального технологического института в Лозанне успешно сформировала боросиликатные наночастицы диаметром от 100 до 500 нанометров. Исследователи сформировали гель из тетраэтилортосиликата и триметоксибороксина. Когда этот гель подвергается воздействию воды в надлежащих условиях, происходит динамическая реакция, в результате которой образуются наночастицы.
используется боросиликат (или боросиликат, как его часто называют) активно занимается выдуванием стекла процессом лэмпворкингом ; Стекольный мастер использует горелку для плавления и формования стекла, используя различные инструменты из металла и графита, чтобы придать ему форму. Боросиликат называют «твердым стеклом», и он имеет более высокую температуру плавления (приблизительно 3000 ° F / 1648 ° C), чем «мягкое стекло», которое предпочтительнее для выдувания стекла изготовителями бус. Необработанное стекло, используемое в лэмпворкинге, поставляется в виде стеклянных стержней для твердых изделий и стеклянных трубок для полых рабочих трубок и сосудов / контейнеров. Лэмпворкинг используется для изготовления сложных и нестандартных научных приборов; в большинстве крупных университетов есть мастерские по производству и ремонту стеклянной посуды. Для этого вида «научного выдувания стекла» спецификации должны быть точными, а стеклодув должен быть высококвалифицированным и уметь работать с точностью. Лэмпворк также считается искусством, и обычно изготавливаются такие предметы, как кубки, бумажные веса, трубки, подвески, композиции и фигурки.
В 1968 году английский металлург Джон Бертон перенес в Лос-Анджелес свое хобби - вручную смешивать оксиды металлов в боросиликатное стекло. Бертон начал стекольную мастерскую в колледже Пеппердайн с инструктором Маргарет Юд. Несколько учеников в классах, в том числе Суэллен Фаулер, обнаружили, что определенная комбинация оксидов сделала стекло, цвет которого менялся от янтарного до пурпурного и синего, в зависимости от тепла и пламени атмосферы. Фаулер поделился этой комбинацией с Полом Траутманом, который сформулировал первые рецепты цветных боросиликатов небольшими партиями. Затем в середине 1980-х он основал Northstar Glassworks, первую фабрику, посвященную исключительно производству цветных стержней и трубок из боросиликатного стекла для использования художниками в огне. Траутман также разработал методы и технологию изготовления мелкосерийного окрашенного боро, который используется рядом аналогичных компаний.
В последние годы, с возрождением технологии лэмпворк, боросиликат стал популярным материалом для изготовления стеклянных бусин вручную во многих мастерских художников по стеклу. Боросиликат для изготовления бисера выпускается в виде тонких стержней, похожих на карандаш. Glass Alchemy, Trautman Art Glass и Northstar - популярные производители, хотя есть и другие бренды. Металлы, используемые для окрашивания боросиликатного стекла, особенно серебро, часто дают поразительно красивые и непредсказуемые результаты при плавлении в пламени кислородно-газовой горелки. Поскольку боросиликат более устойчив к ударам и прочнее мягкого стекла, он особенно подходит для изготовления труб, а также для лепки фигур и создания больших бусинок. Инструменты, используемые для изготовления стеклянных бусин из боросиликатного стекла, такие же, как и инструменты, используемые для изготовления стеклянных бусин из мягкого стекла.
 | Найдите боросиликатное стекло в Викисловаре, бесплатном словаре. |
 | На Викискладе есть материалы, связанные с боросиликатным стеклом.. |
