Silika (SiO2) memainkan peran yang sangat penting dan mendasar dalamKaca elektronik, yang membentuk batuan dasar untuk semua sifat-sifatnya yang luar biasa. Sederhananya, silika adalah "pembentuk jaringan" atau "kerangka" E-glass. Fungsinya dapat dikategorikan secara spesifik ke dalam area-area berikut:
1. Pembentukan Struktur Jaringan Kaca (Fungsi Inti)
Inilah fungsi paling mendasar dari silika. Silika sendiri merupakan oksida pembentuk kaca. Tetrahedra SiO4-nya terhubung satu sama lain melalui atom-atom oksigen yang menjembatani, membentuk struktur jaringan tiga dimensi yang kontinu, kuat, dan acak.
- Analogi:Ini seperti rangka baja rumah yang sedang dibangun. Silika menyediakan kerangka utama untuk seluruh struktur kaca, sementara komponen lain (seperti kalsium oksida, aluminium oksida, boron oksida, dll.) adalah material yang mengisi atau memodifikasi kerangka ini untuk menyesuaikan kinerjanya.
- Tanpa kerangka silika ini, zat seperti kaca yang stabil tidak dapat terbentuk.
2. Penyediaan Kinerja Isolasi Listrik yang Baik
- Resistivitas Listrik Tinggi:Silika sendiri memiliki mobilitas ion yang sangat rendah, dan ikatan kimianya (ikatan Si-O) sangat stabil dan kuat, sehingga sulit terionisasi. Jaringan kontinu yang dibentuknya sangat membatasi pergerakan muatan listrik, sehingga kaca-E memiliki resistivitas volume dan resistivitas permukaan yang sangat tinggi.
- Konstanta Dielektrik Rendah dan Rugi Dielektrik Rendah:Sifat dielektrik E-glass sangat stabil pada frekuensi dan suhu tinggi. Hal ini terutama disebabkan oleh simetri dan stabilitas struktur jaringan SiO2, yang menghasilkan tingkat polarisasi rendah dan kehilangan energi minimal (konversi menjadi panas) dalam medan listrik frekuensi tinggi. Hal ini menjadikannya ideal untuk digunakan sebagai material penguat pada papan sirkuit elektronik (PCB) dan isolator tegangan tinggi.
3. Memastikan Stabilitas Kimia yang Baik
Kaca E menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap air, asam (kecuali asam fluorida dan asam fosfat panas), dan bahan kimia.
- Permukaan Inert:Jaringan Si-O-Si yang padat memiliki aktivitas kimia yang sangat rendah dan tidak mudah bereaksi dengan air atau ion H+. Oleh karena itu, ketahanan hidrolisis dan ketahanan asamnya sangat baik. Hal ini memastikan material komposit yang diperkuat serat E-glass mempertahankan kinerjanya dalam jangka panjang, bahkan di lingkungan yang keras.
4. Kontribusi terhadap Kekuatan Mekanik Tinggi
Meskipun kekuatan akhirserat kacajuga sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti cacat permukaan dan retakan mikro, kekuatan teoritisnya sebagian besar berasal dari ikatan kovalen Si-O yang kuat dan struktur jaringan tiga dimensi.
- Energi Ikatan Tinggi:Energi ikatan Si-O sangat tinggi, yang membuat kerangka kaca itu sendiri sangat kuat, memberikan serat kekuatan tarik dan modulus elastisitas yang tinggi.
5. Memberikan Sifat Termal yang Ideal
- Koefisien Ekspansi Termal Rendah:Silika sendiri memiliki koefisien muai panas yang sangat rendah. Karena berfungsi sebagai kerangka utama, E-glass juga memiliki koefisien muai panas yang relatif rendah. Ini berarti kaca ini memiliki stabilitas dimensi yang baik selama perubahan suhu dan kecil kemungkinannya menghasilkan tegangan berlebih akibat muai panas dan kontraksi termal.
- Titik Pelunakan Tinggi:Titik leleh silika sangat tinggi (sekitar 1723°C). Meskipun penambahan oksida fluks lainnya menurunkan suhu leleh akhir kaca-E, inti SiO2-nya tetap memastikan kaca tersebut memiliki titik pelunakan dan stabilitas termal yang cukup tinggi untuk memenuhi persyaratan sebagian besar aplikasi.
Dalam sebuah tipikalKaca elektronikKomposisinya, kandungan silika biasanya 52%−56% (berat), menjadikannya komponen oksida tunggal terbesar. Kandungan ini menentukan sifat dasar kaca.
Pembagian Kerja antar Oksida dalam E-Glass:
- SiO2(Silika): Kerangka utama; memberikan stabilitas struktural, isolasi listrik, daya tahan kimia, dan kekuatan.
- Al2O3(Alumina): Pembentuk dan penstabil jaringan bantu; meningkatkan stabilitas kimia, kekuatan mekanis, dan mengurangi kecenderungan devitrifikasi.
- B2O3(Boron Oksida): Fluks dan pengubah properti; secara signifikan menurunkan suhu leleh (hemat energi) sekaligus meningkatkan sifat termal dan listrik.
- CaO/MgO(Kalsium Oksida/Magnesium Oksida): Fluks dan stabilizer; membantu peleburan dan menyesuaikan daya tahan kimia dan sifat devitrifikasi.
Waktu posting: 10-Okt-2025
