硼矽酸玻璃，又稱硼矽酸鹽玻璃，是指基本成分為 SiO2、B2O3、Na2O的玻璃，基本組成範圍是：ω (SiO2)=70%~80% 、 ω (B2O3)=6%~15% 、 ω(Na2O)=4%~10% 、 ω(Al2O3)=0~5% 、 ω(BaO)=0~2% 、 ω(CaO)=0~2% 。硼矽酸玻璃具有許多優良的性能：如良好的熱穩定性、化學穩定性、機械性能、工藝性能和光學性能等。被廣泛套用於電泳、光學、光子學和光電學等領域。
基本介紹
- 中文名：硼矽酸玻璃
- 外文名：borosilicate glass
- 別稱：硼矽酸鹽玻璃
- 基本成分：SiO2、B2O3、Na2O
基本介紹,套用,發展前景展望,
基本介紹
硼矽酸玻璃，又稱硼矽酸鹽玻璃，是指基本成分為 SiO2、B2O3、Na2O的玻璃，基本組成範圍是：ω (SiO2)=70%~80% 、 ω (B2O3)=6%~15% 、 ω(Na2O)=4%~10% 、 ω(Al2O3)=0~5% 、 ω(BaO)=0~2% 、 ω(CaO)=0~2% 。研究表明，其中Na2O提供游離氧，使硼氧三角體 [BO3] 轉變為硼氧四面體 [BO4] ，硼的結構由層狀轉變為架狀，為B2O3與SiO2形成均勻一致的玻璃創造條件；B2O3以 [BO3] 或 [BO4]進人玻璃結構，尤其是當其以 [BO4] 與 [SiO2] 共同組成結構網路時，使網路完整性和緊密程度增加，因此硼矽酸鹽玻璃具有許多優良的性能：如良好的熱穩定性、化學穩定性、機械性能、工藝性能和光學性能等。
相對於普通玻璃 , 硼矽酸鹽玻璃在熱學性能、光學性能、機械性能和化學性能方面明顯優於前者 , 因硼矽酸鹽玻璃含有較高的 SiO2與 B2O3使它的熱膨脹係數小於普通玻璃，還具有較高的抗熱衝擊強度和較高的表面硬度，可以防止刮痕，可套用於防火、防彈玻璃方面。
在製作工藝方面要求混合均勻和精密的加工技術，使其在透光性能、表面平整度和螢光性能方面明顯優於普通玻璃，在抗酸抗鹼抗水解方面也十分突出，特別是對於玻璃表面的微裂紋，硼矽酸鹽玻璃不會由於潮濕空氣中的水分子作用而引起裂紋擴張，被廣泛套用於電泳、光學、光子學和光電學等領域。
套用
硼矽酸鹽玻璃是一種通過改變玻璃成分，有效降低玻璃的膨脹係數，有效提高透光性能和玻璃強度、玻璃的軟化點溫度、玻璃的導熱能力，使其在光學玻璃、精密儀器玻璃、燈具玻璃、日用玻璃等領域得到廣泛的套用。
藥用包裝玻璃
藥用玻璃是醫藥包裝行業的一個主要分支，要求玻璃具有較高的穩定性、較好的密封性、較強的機械性能，保證藥品在儲藏和運輸過程中穩定和安全，避免藥物變質和包裝損壞。
普通玻璃的機械強度低、穩定性差，不能完全滿足藥用玻璃的要求，多數使用硼矽酸鹽玻璃。
器皿與炊具玻璃
在日常生活中，各式各樣的玻璃用品深入人們生活，玻璃器皿與玻璃炊具也越來越多的出現在人們的生活中，這些玻璃器皿與炊具要求玻璃透明度高、顏色艷麗、富有光澤、熱穩定性和化學穩定性好、機械強度高，而炊具更是要求抗熱衝擊性好，一般在 150℃ 以上才能直接用明火加熱，普通玻璃遠遠滿足不了這些要求，硼矽酸鹽玻璃在這方面顯示了其很高的特性，使硼矽酸鹽玻璃的產量僅次於平板玻璃和瓶罐玻璃而位居第三。
儀器玻璃
儀器玻璃是指用於製造化學、生物和實驗室器皿、管材和裝置的玻璃。 玻璃儀器的製作工藝複雜，套用條件苛刻，套用環境多變，對玻璃要求化學穩定性好、熱穩定性好、機械強度高、工藝性能好。 硼矽酸鹽玻璃是儀器玻璃的最佳選擇，已被廣泛套用於文化教育、科研、化工、醫藥衛生及各種工業生產以及宇航、雷射、生物工程、核工程等高新技術領域。
防火玻璃
國際上防火玻璃市場中性能優異的硼矽防火玻璃—硼矽 3.3 玻璃是目前工業化大規模生產中性能最優異的玻璃之一，主要技術指標：軟化點 845℃±10℃ ；膨脹係數（ 4.0±0.1 ） ×10-6 /K ；密度 2.28±0.02g/cm3；導熱係數 1.2w/mK，可以看出它的軟化溫度較高，而膨脹係數只是普通鈉鈣玻璃的三分之一，因而具有良好的耐高溫性能和耐熱衝擊能力，達到安全防火目的的全新防火玻璃。 其優異的性能使其成為真正意義的防火玻璃。
眼鏡玻璃和視鏡
硼矽酸鹽玻璃經複雜的製作工藝可製成異相型光致變色玻璃，可以廣泛套用於普通變色眼睛、汽車防護玻璃、雷射防護、太空飛行器的視窗材料、新型儀器的開關，主要在於硼矽酸鹽玻璃具有高透光性，高強度，抗衝擊性好的特點。在工業方面玻璃視鏡被廣泛用於管道、閥門、裂解爐、儲液罐等壓力容器和儀器儀表。 這顯示了硼矽酸鹽玻璃的強度高，耐腐蝕性好，抗壓性能好等特性。
顯示器玻璃
液晶顯示器（ LCD ）已成為電腦等電子設備的主要顯示設備，壁掛式電視也越來越受到人們的歡迎，液晶顯示器顯示面板要求玻璃基片必須是高質量、超薄、高透光的特殊玻璃，並且在玻璃片上能進行精密存儲。 伴隨玻璃加工技術的發展，顯示器玻璃將向大尺寸、超薄的方向發展，這些要求只有通過浮法技術才能得以實現。 而這些也恰恰說明了硼矽酸鹽玻璃都將得到或即將得到廣泛的套用。
光電池
目前可再生能源主要有風力、水力、太陽能等，由於風力和水力的利用受地理環境和天氣情況的限制比較大，不利於普遍推廣使用，而太陽能作為一種能源，具有無污染、使用方便、不影響地球的生態平衡等優點，越來越受到人們的重視，光電池的研究工作也日益開展，1839 年法國 Becqueral 第一次在化學電池中觀察到了光伏效應，1876 年在固態硒 (Se) 的系統中也觀察到了光伏效應。 光伏效應的存在使光電池的產生成為了可能。 1954 年 Chapin 、 Fuller 和 Pearson 用半導體矽 (Si) 擴散後得到的 p-n 結首次製成太陽能電池，並於1958 年在太空飛行器上投入使用。
簡單地說光電池的製作是採用一層基片玻璃和一層覆蓋玻璃， 基片玻璃要求能承受相當程度的熱負荷 (550~630℃) ，能抵制化學侵蝕，此外還要滿足機械強度要求等。 而硼矽酸鹽玻璃的良好熱膨脹性和熱穩定性可以與無定形的矽晶片相匹配。
發展前景展望
硼矽酸鹽玻璃以其優異的性能得到了廣泛的套用和發展，套用領域從實驗室用儀器玻璃到建築用防火玻璃；從日常生活用器皿炊具玻璃到特種顯示器玻璃；從普通化工領域到精密光電學領域，領域之廣、範圍之深是其它品種玻璃所不可比擬的。 伴隨著玻璃熔化技術的提高，玻璃成形加工技術的進步，一些新興的工業如光纖通信（國內在這方面的研究開展較晚，且研究主要集中在石英光纖實芯光纖傳輸紫外雷射方面，而對多組分紫外光纖玻璃材料涉及較少）等對工藝要求比較高的工業也會長足發展，使硼矽酸鹽玻璃得到更大的發展和套用。
