Silika (SiO2) memainkan peran yang sangat penting dan mendasar dalamKaca elektronik, membentuk dasar bagi semua sifat unggulnya. Sederhananya, silika adalah "pembentuk jaringan" atau "kerangka" dari E-glass. Fungsinya dapat dikategorikan secara spesifik ke dalam bidang-bidang 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 oksigen penghubung, membentuk struktur jaringan tiga dimensi yang kontinu, kuat, dan acak.
- Analogi:Ini seperti kerangka baja sebuah rumah yang sedang dibangun. Silika menyediakan kerangka utama untuk seluruh struktur kaca, sementara komponen lain (seperti kalsium oksida, aluminium oksida, boron oksida, dll.) adalah bahan yang mengisi atau memodifikasi kerangka ini untuk menyesuaikan kinerja.
- Tanpa kerangka silika ini, zat dalam keadaan amorf yang stabil tidak dapat terbentuk.
2. Memberikan Kinerja Isolasi Listrik yang Unggul
- Resistivitas Listrik Tinggi:Silika sendiri memiliki mobilitas ion yang sangat rendah, dan ikatan kimianya (ikatan Si-O) sangat stabil dan kuat, sehingga sulit untuk terionisasi. Jaringan kontinu yang dibentuknya sangat membatasi pergerakan muatan listrik, sehingga memberikan resistivitas volume dan resistivitas permukaan yang sangat tinggi pada E-glass.
- Konstanta Dielektrik Rendah dan Kerugian Dielektrik Rendah:Sifat dielektrik E-glass sangat stabil pada frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Hal ini terutama disebabkan oleh simetri dan stabilitas struktur jaringan SiO2, yang menghasilkan tingkat polarisasi yang rendah dan kehilangan energi minimal (konversi menjadi panas) dalam medan listrik frekuensi tinggi. Ini menjadikannya ideal untuk digunakan sebagai bahan penguat pada papan sirkuit elektronik (PCB) dan isolator tegangan tinggi.
3. Memastikan Stabilitas Kimia yang Baik
E-glass 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 bahwa material komposit yang diperkuat dengan serat E-glass mempertahankan kinerjanya dalam jangka panjang, bahkan di lingkungan yang keras.
4. Kontribusi terhadap Kekuatan Mekanik yang Tinggi
Meskipun kekuatan akhir dariserat kacaSelain 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, sehingga memberikan serat tersebut kekuatan tarik dan modulus elastisitas yang tinggi.
5. Memberikan Sifat Termal Ideal
- Koefisien Ekspansi Termal Rendah:Silika sendiri memiliki koefisien ekspansi termal yang sangat rendah. Karena berfungsi sebagai kerangka utama, E-glass juga memiliki koefisien ekspansi termal yang relatif rendah. Ini berarti ia memiliki stabilitas dimensi yang baik selama perubahan suhu dan cenderung tidak menghasilkan tegangan berlebihan akibat ekspansi dan kontraksi termal.
- Titik Lunak 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 lunak dan stabilitas termal yang cukup tinggi untuk memenuhi persyaratan sebagian besar aplikasi.
Dalam situasi tipikalKaca elektronikDalam komposisi, kandungan silika biasanya 52%−56% (berdasarkan berat), menjadikannya komponen oksida tunggal terbesar. Kandungan silika menentukan sifat-sifat mendasar dari kaca tersebut.
Pembagian Kerja di antara Oksida dalam E-Glass:
- SiO2(Silika): Kerangka utama; memberikan stabilitas struktural, isolasi listrik, ketahanan kimia, dan kekuatan.
- Al2O3(Alumina): Pembentuk dan penstabil jaringan bantu; meningkatkan stabilitas kimia, kekuatan mekanik, dan mengurangi kecenderungan devitrifikasi.
- B2O3(Oksida Boron): Pengubah fluks dan properti; secara signifikan menurunkan suhu leleh (penghematan energi) sekaligus meningkatkan sifat termal dan listrik.
- CaO/MgO(Kalsium Oksida/Magnesium Oksida): Fluks dan penstabil; membantu dalam proses peleburan dan menyesuaikan ketahanan kimia serta sifat devitrifikasi.
Waktu posting: 10 Oktober 2025
