По химическому составу все стекла делятся на элементарные, халькогенидные (S, Se, Te) и оксидные. Свойства диэлектриков проявляют только оксидные стекла.
Наибольшее распространение из оксидных стекол получили силикатные стекла SiO2. Сырьем для изготовления стекла является кварцевый песок (SiO2), сода Na2CO3, поташ K2CO3, известняк CaCO3, доломит CaCO3×MgCO3, сульфат натрия NaCO3, бура Na2B4O7, борная кислота H3BO4, сурик Pb3O4, полевой шпат Al2O3×6SiO2×K2O. Шихту из измельченных материалов загружают в стекловарную печь, при температуре она плавится с удалением летучих компонентов H2O,CO2,SO3 с образованием стекломассы, из которой вырабатывается листовое стекло и изделия. Стеклообразное состояние можно получить лишь путем быстрого охлаждения, интервал между температурой стеклования и температурой текучести у стекол может достигать нескольких сотен градусов.
По составу и электрическим свойствам силикатные стекла делятся на:
1) бесщелочные, в которых отсутствует натрий и калий. Имеют хорошие электрические свойства, но низкую технологичность.
2) щелочные стекла без тяжелых оксидов, содержат SiO2, калий или натрий. Обладают высокой технологичностью, но пониженными электрическими свойствами.
3) щелочные стекла с высоким содержанием тяжелых оксидов: силикатносвинцовые, бариевые. Имеют хорошие электрические свойства, удовлетворительную обрабатываемость.
Кварцевое стекло (обладает минимальным температурным коэффициентом линейного расширения, высокой стойкостью к тепловым импульсам, химической инертностью), благодаря оптическим свойствам (прозрачность в видимом, ИК,УФ диапазонах) используется для изготовления линз, призм, баллонов ламп УФ излучения, является хорошим высокочастотным диэлектриком.
ε=3,8 ρ≥1016 Ом · м tgδ=2·10-4 на частоте 106 Гц tпл>1700 ºС
Для понижения tпл. В кварцевое стекло вводят окислы щелочных металлов, присутствие одновалентных щелочей вызывает разрывы ковалентных связей и ухудшение электрических свойств. Слабосвязанные щелочные ионы могут участвовать в ионной поляризации. Чем меньше радиус щелочного иона, тем легче он перескакивают через потенциальный барьер. При добавлении ионов разного вида наблюдается полищелочной эффект: присутствие нескольких различных щелочей улучшает электрические свойства по сравнению с однощелочным стеклом.
При добавлении в стекло окислов Ti, Pb, Ba, электрические свойства остаются хорошими даже в присутствии щелочных окислов, так как многовалентные атомы не образуют тупиковых ветвей.
По техническому назначению стекла делятся на:
1) электровакуумные (для изготовления баллонов, ножек, и других деталей электровакуумных устройств.) Определяющим свойством является
αl=(85-92)·10-7К – платиновые (платинитовые) стекла, αl=(46-52)·10-7К – молибденовые стекла, αl=(35-42)·10-7К - вольфрамовые. По составу может быть боросиликатными B2O3+SiO2, либо алюмосиликатными Al2O3+SiO3.
2) Изоляторные стекла, используемые в качестве герметизирующих вводов в металлические корпуса приборов, изоляции выводов от корпуса.
3) Цветные стекла: добавлением CaO получают синюю окраску, с Cr2O3 – зеленая, MnO2 – фиолетовая или коричневая, UO3 – желтая. Используются в качестве светофильтров.
4) Лазерные стекла. Используются в качестве рабочего тела лазеров, содержат примеси активных ионов, равномерно распространяющихся в матрице, например бариевый крон BaO – K2O - SiO2 активируют Nd+3.
В отличие от монокристаллов стекла более технологичны, изотропны, оптически однородны, не имеют пределов растворимости для активной примеси.
Недостатком применение стекол в качестве рабочего тела лпзера является то, что отсутствие дальнего порядка вызывает уширение линии люминесценции и требует увеличение мощности накачки. Невысокая теплопроводность затрудняет непрерывную генерацию, поэтому лазеры на стекле используются для генерации импульсов.
5) Стекловолокно - получают из расплавленной стекломассы, вытягивая и быстро наматывая нить на барабан. Гибкость и прочность нити обусловлены специфической ориентацией частиц поверхностного слоя, возникающего при вытягивании и быстром охлаждении. Стекловолоконная изоляция обладает повышенной стойкостью к нагреву по сравнению с органическими волокнами. Стекловолокно производят из алюмосиликатных, боросиликатных стекол. Стекловолоконные кабели могут использоваться в качестве световодов, волоконных оптических линий связи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.