วัสดุหรือองค์ประกอบทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงใด ๆ ที่ใช้ในแก้วป้องกันการเปลี่ยนแปลงเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อความร้อนและความเครียดทางกล?

องค์ประกอบกระจกฐาน

องค์ประกอบกระจกพื้นฐานมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดคุณสมบัติความร้อนและเชิงกลของ แก้วต่อต้านการเปลี่ยนรูป - แก้วพื้นฐานประเภททั่วไป ได้แก่ -

A. แก้ว borosilicate

• ส่วนประกอบสำคัญ - ซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO₂), โบรอนทรีออกไซด์ (B₂O₃)
• คุณสมบัติ -
  • ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ (CTE) ทำให้สามารถทนต่อการกระแทกด้วยความร้อนได้สูง
  • เสถียรภาพมิติที่ยอดเยี่ยมภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
  • ใช้กันทั่วไปในเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการเครื่องครัวและแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรม
• แอปพลิเคชัน : สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงเช่นหน้าต่างเตาเผาไฟหน้ายานยนต์และส่วนประกอบการบินและอวกาศ

B. แก้วอลูมิโนซิลิเกต

• ส่วนประกอบสำคัญ : ซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO₂), อลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂o₃)
• คุณสมบัติ :
  • ความแข็งแรงเชิงกลที่สูงขึ้นและความต้านทานต่อรอยขีดข่วนเมื่อเทียบกับแก้วโซดาไลม์มาตรฐาน
  • ปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนเนื่องจากการรวมตัวกันของอลูมินา
  • มักจะเสริมความแข็งแกร่งทางเคมีผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน
• แอปพลิเคชัน : สมาร์ทโฟน (เช่นแก้วกอริลลาคอร์นนิ่ง), กระจกสถาปัตยกรรมและหน้าจอป้องกัน

C. แก้วโซดาไลม์ (ดัดแปลง)

• ส่วนประกอบสำคัญ : ซิลิกอนไดออกไซด์ (SIO₂), โซเดียมออกไซด์ (Na₂o), แคลเซียมออกไซด์ (CAO)
• การดัดแปลง :
  • สารเติมแต่งเช่นแมกนีเซียมออกไซด์ (MGO) หรือสังกะสีออกไซด์ (ZNO) สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพความร้อนและเชิงกล
  • กระบวนการแบ่งเบามิติหรือการเคลือบช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการเสียรูป
• แอปพลิเคชัน : กระจกหน้ารถรถยนต์หน้าต่างและกระจกอเนกประสงค์ทั่วไป

สารเติมแต่งเพื่อเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน

สารเติมแต่งรวมอยู่ในเมทริกซ์แก้วเพื่อลดการขยายตัวทางความร้อนและปรับปรุงความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง:

A. Boron ออกไซด์ (B₂o₃)

• บทบาท : ลด CTE โดยขัดขวางโครงสร้างเครือข่ายซิลิกา
• ผล : เพิ่มความต้านทานต่อการกระแทกด้วยความร้อนทำให้กระจกเหมาะสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

B. อลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂o₃)

• บทบาท : เสริมความแข็งแกร่งให้กับเครือข่ายแก้วและปรับปรุงความทนทานเชิงกล
• ผล : เพิ่มความต้านทานต่อการเกาการดัดและความเครียดจากความร้อน

C. แมกนีเซียมออกไซด์ (MGO) และสังกะสีออกไซด์ (ZNO)

• บทบาท : ทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกล
• ผล : ลดความเปราะบางและเพิ่มความทนทานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแว่นตาอะลูมิเนียม

D. ลิเธียมออกไซด์ (Li₂o)

• บทบาท : ใช้ในแว่นตาที่มีความแข็งแรงทางเคมีเพื่ออำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนไอออน
• ผล : ปรับปรุงการบีบอัดพื้นผิวและความแข็งแรงเชิงกล

การรักษาพื้นผิวและการเคลือบ

การรักษาพื้นผิวและการเคลือบจะถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแก้ว:

A. การเสริมสร้างความเข้มแข็งทางเคมี (การแลกเปลี่ยนไอออน)

• กระบวนการ : โซเดียมไอออน (Na⁺) ในพื้นผิวแก้วจะถูกแทนที่ด้วยโพแทสเซียมไอออนขนาดใหญ่ (K⁺) ที่อุณหภูมิสูง
• ผล : สร้างชั้นความเครียดแรงอัดบนพื้นผิวปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญ

B. การรักษาความร้อน

• กระบวนการ : แก้วถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูงแล้วเย็นลงอย่างรวดเร็ว
• ผล : ทำให้เกิดความเครียดจากแรงกดบนพื้นผิวและแรงดึงในแกนกลางเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อน

C. การเคลือบต่อต้านการสะท้อนแสงและการปล่อยต่ำ

• วัสดุ : ออกไซด์โลหะบาง ๆ (เช่นดีบุกออกไซด์ไทเทเนียมไดออกไซด์)
• ผล : ลดการสะท้อนแสงและการปล่อยแสงปรับปรุงความชัดเจนของแสงและฉนวนกันความร้อน

โครงสร้างคอมโพสิตและลามิเนต

ในบางกรณีแก้วต่อต้านการเปลี่ยนแปลงจะรวมกับวัสดุอื่น ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน:

A. กระจกลามิเนต

• โครงสร้าง : แก้วสองชั้นขึ้นไปที่ถูกผูกมัดด้วย interlayer (เช่น polyvinyl butyral, PVB)
• ผล : ปรับปรุงความต้านทานต่อแรงกระแทกและป้องกันการแตกทำให้ปลอดภัยและทนทานมากขึ้น

B. วัสดุไฮบริด

• โครงสร้าง : แก้วรวมกับโพลีเมอร์หรือโลหะ
• ผล : ให้ความยืดหยุ่นและความแข็งแรงเพิ่มเติมมีประโยชน์ในจอแสดงผลแบบพับได้หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น

เทคนิคการผลิตขั้นสูง

เทคนิคขั้นสูงใช้ในการปรับแต่งคุณสมบัติของวัสดุของแก้วป้องกันการเปลี่ยนแปลง:

A. โครงสร้างนาโน

• กระบวนการ : รวมอนุภาคนาโนลงในเมทริกซ์แก้ว
• ผล : เพิ่มความแข็งแรงเชิงกลความเสถียรทางความร้อนและคุณสมบัติทางแสง

B. การควบคุมการระบายความร้อน

• กระบวนการ : การระบายความร้อนช้า (การหลอม) เพื่อบรรเทาความเครียดภายใน
• ผล : ลดความเสี่ยงของการเสียรูปหรือแตกระหว่างการใช้งาน

ตัวอย่างของแว่นตาต่อต้านการเปลี่ยนแปลงพิเศษ

A. Pyrex (แก้ว borosilicate)

• องค์ประกอบ : ~ 80% sio₂, ~ 13% b₂o₃
• แอปพลิเคชัน : อุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ, bakeware และส่วนประกอบอุตสาหกรรม

B. Corning Gorilla Glass (แก้วอลูมิโนซิลิเกต)

• องค์ประกอบ : Sio₂, Al₂o₃, Na₂o, Mgo
• แอปพลิเคชัน : หน้าจอสมาร์ทโฟนแท็บเล็ตและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

C. Schott Robax (แก้วเซรามิกโปร่งใส)

• องค์ประกอบ : การรวมกันของวัสดุแก้วและเซรามิก
• แอปพลิเคชัน : เตาเผาไม้เตาผิงและหน้าต่างดูอุณหภูมิสูง