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Sapevi che è possibile modificare le proprietà del vetro? Considera questo.

Secondo i materiali AZO:

“Le proprietà del vetro silicato e borato possono essere perfezionate utilizzando modificatori del vetro come ossido di litio, ossido di calcio e ossido di zinco per soddisfare diverse applicazioni ingegneristiche di nicchia. Questo articolo esamina come vengono creati occhiali con specifiche elevate per numerose applicazioni utilizzando modificatori di vetro comuni.

“Il vetro ordinario è resistente al calore, mostra una bassa espansione termica e offre un’ottima resistenza agli shock termici. È chimicamente durevole, mostra un’elevata resistività elettrica ed è otticamente trasparente. Tutte queste proprietà rendono il vetro un materiale unico, essenziale in architettura, laboratorio, elettronica e ingegneria.

“I modificatori di vetro possono ulteriormente trasformare il vetro in un vero materiale meraviglioso. Le proprietà del vetro possono essere ottimizzate e aumentate con precisione, proprio come con altri materiali come l’acciaio, aggiungendo con cura modificanti chimici per soddisfare un’ampia gamma di applicazioni esigenti.

Struttura e composizione in vetro

“Ci sono tre grandi categorie per i costituenti del vetro: formatori di rete, modificatori e intermedi. ¹Con i formatori di rete, la maggior parte del vetro è costituita da una rete altamente reticolata di legami chimici. La più comune formazione di reti costituite da vetro è l’ossido di silicio. Altri due ossidi comunemente usati nella produzione del vetro sono il boro e il germanio.

“Per alterare ulteriormente le proprietà del vetro, è possibile aggiungere al vetro in piccole quantità modificatori chimici , inclusi litio, sodio, potassio e calcio. Questi modificatori esistono come singoli atomi (ioni) carichi tra i formatori di reti reticolate. In quanto tali, riducono il numero relativo di legami forti nel vetro e, a loro volta, abbassano il punto di fusione e la viscosità.

“A seconda della composizione del vetro , gli intermedi, inclusi titanio, alluminio e zinco, sono sostanze chimiche che possono comportarsi come formatrici di reti o modificatori. ² Per prevenire la formazione di cristalliti ordinati all’interno del materiale, è necessario un equilibrio accuratamente calibrato di formatori di reti, intermedi e modificatori poiché i vetri sono naturalmente altamente disordinati.

Effetti dei modificatori di vetro

“Le relazioni di additività descrivono approssimativamente le proprietà del vetro modificato poiché il vetro generalmente agisce come una soluzione, il che significa che ogni ingrediente contribuisce alle proprietà di massa del vetro di una quantità approssimativamente proporzionale alla sua concentrazione. ³

“Il normale legame tra gli elementi che formano il vetro e l’ossigeno è interrotto dai modificatori del vetro poiché si legano in modo lasco con gli atomi di ossigeno. Vengono creati “ossigeno non ponte”, che quindi riduce la quantità relativa di forte legame all’interno del vetro. Ciò significa che i modificatori del vetro in genere hanno effetti significativi sulle proprietà del vetro.

“Tali effetti includono una riduzione del punto di fusione, della tensione superficiale e della viscosità come risultato di un legame complessivo più debole all’interno del materiale.⁴ I modificatori del vetro influiscono sul coefficiente di dilatazione termica, sulla durabilità chimica e sull’indice di rifrazione, rendendo il vetro più facile da lavorare a temperature più basse senza alcun impatto sulla trasparenza.

Modificatori di vetro per applicazioni ad alta specifica

“I vari modificatori di vetro disponibili hanno diverse proprietà comuni. Tuttavia, le proprietà chimiche uniche di ciascuno possono avere effetti variabili sulle proprietà del vetro prodotto.

Durabilità chimica

“La durabilità chimica del vetro è in genere ridotta quando i metalli, ad esempio sodio e potassio, vengono utilizzati come modificanti. Al contrario, la durabilità chimica del vetro può aumentare quando vengono utilizzati metalli alcalino terrosi, ad esempio il calcio. ⁵

Resistività

“Il vetro ha un’elevata resistività e permittività, che lo presta ad applicazioni in resistori e condensatori. La resistività nei vetri può essere notevolmente aumentata mediante l’aggiunta di ossidi di tellurio, germanio o titanio a basse concentrazioni. Questo li rende attraenti modificatori di vetro per applicazioni ad altissima resistenza, ad esempio apparecchi acustici e rivelatori a infrarossi. ⁶

Vetro per articoli da laboratorio

“Nella produzione di articoli da laboratorio, il vetro con una forte durabilità chimica e resistenza agli shock termici è molto apprezzato. Gli effetti della dilatazione termica possono essere ridotti mediante l’aggiunta di ossido di zinco al vetro silicato. Questo lo rende particolarmente resistente agli shock termici.

“I vetri che utilizzano borato e silicato come formatori di reti, noti come vetri borosilicati, sono anche particolarmente resistenti termicamente e chimicamente durevoli. Questo li rende un materiale interessante per recipienti di reazione, provette e altri articoli di laboratorio.

Proprietà ottiche speciali

“Diversi occhiali sono apprezzati per le loro caratteristiche ottiche insolite. Le lenti fotocromatiche utilizzano ampiamente il vetro modificato con zinco, mentre il vetro fotosensibile viene prodotto utilizzando argento, oro e rame e può cambiare colore in risposta alla luce incidente. ^4,7

Vetro bioattivo

“La comunità biomedica è particolarmente interessata alla forma del vetro modificato che emula da vicino le proprietà della porzione minerale dell’osso vivente. Questo è noto come vetro bioattivo. È altamente biocompatibile e forma forti legami chimici con l’osso.

“Il calcio e il sodio agiscono come modificatori primari per creare un vetro relativamente morbido costituito da circa il 45% di silicato. Tale vetro può essere facilmente lavorato a macchina in impianti per l’uso nella riparazione di lesioni ossee. ⁸

Mo-Sci Tecnologia leader nel vetro di precisione

“Leader mondiale nella tecnologia del vetro di precisione, Mo-Sci produce un’ampia varietà di occhiali ad alta specifica per applicazioni nel settore sanitario, elettronico e ingegneristico. La loro esperienza comprende vetro bioattivo, vetro ad alto indice di rifrazione e vetro fluorescente. Le soluzioni personalizzate possono essere prodotte da Mo-Sci praticamente per qualsiasi applicazione sul vetro”.

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