Սիլիցիումի (SiO2) հիմնական դերը էլեկտրոնային ապակու մեջ

Սիլիցիումը (SiO2) խաղում է բացարձակապես կարևոր և հիմնարար դերԷլեկտրոնային ապակի, կազմելով դրա բոլոր գերազանց հատկությունների հիմքը: Պարզ ասած, սիլիցիումը էլեկտրոնային ապակու «ցանցը ձևավորող» կամ «կմախքն» է: Դրա գործառույթը կարելի է կոնկրետ դասակարգել հետևյալ ոլորտներում՝

1. Ապակե ցանցի կառուցվածքի ձևավորում (հիմնական գործառույթ)

Սա սիլիցիումի ամենահիմնարար գործառույթն է։ Սիլիցիումը ինքնին ապակի առաջացնող օքսիդ է։ Դրա SiO4 քառանիստները միացված են միմյանց կամրջող թթվածնի ատոմների միջոցով՝ կազմելով անընդհատ, ամուր և պատահական եռաչափ ցանցային կառուցվածք։

• Անալոգիա.Սա նման է կառուցվող տան պողպատե կմախքին։ Սիլիցիումը ապահովում է ամբողջ ապակե կառուցվածքի հիմնական շրջանակը, մինչդեռ այլ բաղադրիչներ (օրինակ՝ կալցիումի օքսիդ, ալյումինի օքսիդ, բորի օքսիդ և այլն) այն նյութերն են, որոնք լրացնում կամ փոփոխում են այս կմախքը՝ աշխատանքը կարգավորելու համար։
• Առանց այս սիլիցիումային կմախքի, կայուն ապակե վիճակում գտնվող նյութ չի կարող առաջանալ։

2. Գերազանց էլեկտրական մեկուսացման ապահովում

• Բարձր էլեկտրական դիմադրություն.Սիլիցիումը ինքնին ունի չափազանց ցածր իոնային շարժունակություն, և քիմիական կապը (Si-O կապ) շատ կայուն և ուժեղ է, ինչը դժվարացնում է դրա իոնացումը: Նրա առաջացրած անընդհատ ցանցը մեծապես սահմանափակում է էլեկտրական լիցքերի շարժը, ինչը E-ապակուն տալիս է շատ բարձր ծավալային և մակերևութային դիմադրություն:
• Ցածր դիէլեկտրիկ հաստատուն և ցածր դիէլեկտրիկ կորուստ.Էլեկտրոնային ապակու դիէլեկտրիկ հատկությունները շատ կայուն են բարձր հաճախականությունների և բարձր ջերմաստիճանների դեպքում։ Սա հիմնականում պայմանավորված է SiO2 ցանցային կառուցվածքի համաչափությամբ և կայունությամբ, ինչը հանգեցնում է բևեռացման ցածր աստիճանի և բարձր հաճախականության էլեկտրական դաշտում էներգիայի նվազագույն կորստի (ջերմության փոխակերպման)։ Սա այն իդեալական է դարձնում էլեկտրոնային տպատախտակների (PCB) և բարձր լարման մեկուսիչների ամրապնդման նյութի համար։

3. Լավ քիմիական կայունության ապահովում

Էլեկտրոնային ապակին ցուցաբերում է գերազանց դիմադրողականություն ջրի, թթուների (բացառությամբ ֆտորաջրածնային և տաք ֆոսֆորական թթուների) և քիմիական նյութերի նկատմամբ։

• Իներտ մակերես՝Խիտ Si-O-Si ցանցն ունի շատ ցածր քիմիական ակտիվություն և հեշտությամբ չի փոխազդում ջրի կամ H+ իոնների հետ։ Հետևաբար, դրա հիդրոլիզի և թթվային դիմադրությունը շատ լավն են։ Սա ապահովում է, որ E-ապակե մանրաթելով ամրացված կոմպոզիտային նյութերը պահպանեն իրենց աշխատանքային արդյունավետությունը երկար ժամանակահատվածում, նույնիսկ կոշտ միջավայրերում։

4. Բարձր մեխանիկական ամրության ներդրում

Չնայած վերջնական ուժըապակե մանրաթելերմեծապես ազդվում են նաև այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են մակերևութային արատները և միկրոճաքերը, դրանց տեսական ամրությունը մեծապես բխում է Si-O կովալենտային ամուր կապերից և եռաչափ ցանցային կառուցվածքից։

• Բարձր կապի էներգիա՝Si-O կապի կապի էներգիան շատ բարձր է, ինչը ապակե կմախքն ինքնին դարձնում է չափազանց ամուր՝ մանրաթելին ապահովելով բարձր ձգման ամրություն և առաձգականության մոդուլ։

5. Իդեալական ջերմային հատկությունների փոխանցում

• Ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից՝Սիլիցիումը ինքնին ունի ջերմային ընդարձակման շատ ցածր գործակից։ Քանի որ այն ծառայում է որպես հիմնական կմախք, էլեկտրոնային ապակին նույնպես ունի համեմատաբար ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից։ Սա նշանակում է, որ այն ունի լավ չափային կայունություն ջերմաստիճանի փոփոխությունների ժամանակ և ավելի քիչ հավանական է, որ ջերմային ընդարձակման և կծկման պատճառով չափազանց մեծ լարվածություն առաջացնի։
• Բարձր մեղմացման կետ.Սիլիցիայի հալման կետը չափազանց բարձր է (մոտավորապես 1723∘C): Չնայած այլ հոսքային օքսիդների ավելացումը իջեցնում է E-ապակու վերջնական հալման ջերմաստիճանը, դրա SiO2 միջուկը դեռևս ապահովում է, որ ապակին ունենա բավականաչափ բարձր փափկացման կետ և ջերմային կայունություն՝ բավարարելու համար կիրառությունների մեծ մասի պահանջները:

ՏիպիկԷլեկտրոնային ապակիբաղադրության մեջ սիլիցիումի պարունակությունը սովորաբար կազմում է 52%-56% (ըստ քաշի), ինչը այն դարձնում է ամենամեծ օքսիդային բաղադրիչը։ Այն սահմանում է ապակու հիմնական հատկությունները։

Աշխատանքի բաժանումը էլեկտրոնային ապակու մեջ պարունակվող օքսիդների միջև.

• SiO2(Սիլիցիում): Գլխավոր կմախք; ապահովում է կառուցվածքային կայունություն, էլեկտրական մեկուսացում, քիմիական դիմացկունություն և ամրություն։
• Al2O3(Ալյումինա): Օժանդակ ցանցի կառուցող և կայունացուցիչ; մեծացնում է քիմիական կայունությունը, մեխանիկական ամրությունը և նվազեցնում ապակենման հակումը։
• B2O3(Բորի օքսիդ): Հոսքի և հատկությունների մոդիֆիկատորզգալիորեն իջեցնում է հալման ջերմաստիճանը (էներգախնայողություն)՝ միաժամանակ բարելավելով ջերմային և էլեկտրական հատկությունները։
• CaO/MgO(Կալցիումի օքսիդ/Մագնեզիումի օքսիդ): Հոսք և կայունացուցիչ; նպաստում է հալմանը և կարգավորում քիմիական դիմացկունությունը և ապակիազերծման հատկությունները։