This post is also available in: Engels Frans Duits Italiaans Pools Portugees, Portugal Spaans

Wist je dat het mogelijk is om de eigenschappen van glas te veranderen? Overweeg dit.

Volgens AZO Materials:

“De eigenschappen van silicaat- en boraatglas kunnen worden verfijnd met behulp van glasmodificatoren zoals lithiumoxide, calciumoxide en zinkoxide om te voldoen aan verschillende technische nichetoepassingen. Dit artikel onderzoekt hoe brillen met hoge specificaties worden gemaakt voor tal van toepassingen met behulp van gewone glasmodificatoren.

“Gewoon glas is hittebestendig, vertoont een lage thermische uitzetting en biedt een zeer goede thermische schokbestendigheid. Het is chemisch duurzaam, vertoont een hoge elektrische weerstand en is optisch transparant. Al deze eigenschappen maken glas tot een uniek materiaal dat essentieel is in architectuur, laboratoriumbenodigdheden, elektronica en engineering.

“Glasmodifiers kunnen glas verder transformeren in een echt wondermateriaal. De eigenschappen van glas kunnen precies worden afgesteld en verbeterd, net als bij andere materialen zoals staal, door zorgvuldige chemische modificatoren toe te voegen om te voldoen aan een groot aantal veeleisende toepassingen.

Glasstructuur en samenstelling

“Er zijn drie brede categorieën voor de bestanddelen van glas: netwerkvormers, modifiers en tussenproducten. ¹Bij netwerkvormers bestaat het grootste deel van het glas uit een sterk verknoopt netwerk van chemische bindingen. De meest voorkomende netwerkvormende vorm van glas is siliciumoxide. Twee andere veelgebruikte oxiden bij de productie van glas zijn boor en germanium.

“Om de eigenschappen van glas verder te veranderen, kunnen chemische modifiers , waaronder lithium, natrium, kalium en calcium, in kleine hoeveelheden aan glas worden toegevoegd. Deze modifiers bestaan als geladen enkele atomen (ionen) onder de verknoopte netwerkvormers. Als zodanig verminderen ze het relatieve aantal sterke bindingen in het glas en verlagen ze op hun beurt het smeltpunt en de viscositeit.

“Afhankelijk van de glassamenstelling zijn tussenproducten, waaronder titanium, aluminium en zink, chemicaliën die zich kunnen gedragen als netwerkvormers of modifiers. ² Een zorgvuldig afgestemde balans van netwerkvormers, tussenproducten en modifiers is vereist om de vorming van geordende kristallieten in het materiaal te voorkomen, aangezien glazen van nature zeer ongeordend zijn.

Effecten van glasmodificatoren

“Additiviteitsrelaties beschrijven bij benadering de eigenschappen van gemodificeerd glas, aangezien glas over het algemeen als een oplossing werkt, wat betekent dat elk ingrediënt bijdraagt aan de bulkeigenschappen van het glas in een hoeveelheid die ruwweg evenredig is met de concentratie ervan. ³

“De normale binding tussen glasvormende elementen en zuurstof wordt onderbroken door glasmodificatoren omdat ze losjes binden met de zuurstofatomen. Er worden “niet-overbruggende zuurstofatomen” gecreëerd, die vervolgens de relatieve hoeveelheid sterke binding in het glas verlagen. Dit betekent dat glasmodificatoren doorgaans significante effecten hebben op de glaseigenschappen.

“Dergelijke effecten zijn onder meer een verlaging van het smeltpunt, de oppervlaktespanning en de viscositeit als gevolg van een zwakkere algehele hechting in het materiaal.⁴ Glasmodificatoren beïnvloeden de thermische uitzettingscoëfficiënt, chemische duurzaamheid en de brekingsindex, waardoor het gemakkelijker is om met glas te werken bij lagere temperaturen zonder invloed op de transparantie.

Glasmodificatoren voor toepassingen met hoge specificaties

“De verschillende beschikbare glasmodificatoren hebben verschillende gemeenschappelijke eigenschappen. De unieke chemische eigenschappen van elk kunnen echter verschillende effecten hebben op de eigenschappen van het geproduceerde glas.

Chemische duurzaamheid

“De chemische duurzaamheid van glas wordt doorgaans verminderd wanneer metalen, bijvoorbeeld natrium en kalium, als modificatoren worden gebruikt. Daarentegen kan de chemische duurzaamheid van glas toenemen wanneer aardalkalimetalen, bijvoorbeeld calcium, worden gebruikt. ⁵

Weerstand

“Glas heeft een hoge soortelijke weerstand en permittiviteit, waardoor het geschikt is voor toepassingen in weerstanden en condensatoren. De weerstand in glazen kan drastisch worden verhoogd door de toevoeging van tellurium, germanium of titaniumoxiden in lage concentraties. Dit maakt ze aantrekkelijke glasmodifiers voor toepassingen met ultrahoge weerstand, bijvoorbeeld gehoorapparaten en infrarooddetectoren. ⁶

Glas voor laboratoriumbenodigdheden

“Bij de productie van laboratoriumbenodigdheden wordt glas met een sterke chemische duurzaamheid en weerstand tegen thermische schokken zeer gewaardeerd. Thermische uitzettingseffecten kunnen worden verminderd door de toevoeging van zinkoxide aan silicaatglas. Dit maakt het bijzonder goed bestand tegen thermische schokken.

“Glazen die zowel boraat als silicaat als netwerkvormer gebruiken, ook wel borosilicaatglas genoemd, zijn ook bijzonder hittebestendig en chemisch duurzaam. Dit maakt ze een aantrekkelijk materiaal voor reactievaten, reageerbuizen en ander laboratoriummateriaal.

Speciale optische eigenschappen

“Verschillende glazen worden geroemd om hun ongewone optische eigenschappen. Meekleurende lenzen maken veel gebruik van met zink gemodificeerd glas, terwijl het lichtgevoelige glas wordt geproduceerd met zilver, goud en koper en van kleur kan veranderen als reactie op invallend licht. ^4,7

Bioactief glas

“De biomedische gemeenschap is vooral geïnteresseerd in de vorm van gemodificeerd glas dat de eigenschappen van het minerale deel van levend bot goed nabootst. Dit staat bekend als bioactief glas. Het is zeer biocompatibel en vormt sterke chemische bindingen met bot.

“Calcium en natrium fungeren als de belangrijkste modificatoren om een relatief zacht glas te creëren dat voor ongeveer 45% uit silicaat bestaat. Dergelijk glas kan gemakkelijk worden bewerkt tot implantaten voor gebruik bij het herstel van botverwondingen. ⁸

Mo-Sci Toonaangevende precisieglastechnologie

“Mo-Sci, een wereldleider in precisieglastechnologie, produceert een breed scala aan hoogwaardige brillen voor toepassingen in de gezondheidszorg, elektronica en engineering. Hun expertise omvat bioactief glas, glas met een hoge brekingsindex en fluorescerend glas. Voor vrijwel elke glastoepassing kunnen door Mo-Sci maatwerkoplossingen worden geproduceerd.”

Bron