Savez-vous ce qu'est le verre borosilicate ?
Dans l'article précédent, nous avons abordé le sujet du verre alumino-siliceux. Ce type de verre évoque immédiatement son excellente transmittance, sa grande clarté et sa fidélité des couleurs. Le verre Gorilla de Corning, par exemple, est une marque de verre alumino-siliceux très réputée.
Alors Verre borosilicatéQue faut-il souligner en premier lieu ? Bien sûr, son coefficient de dilatation thermique est extrêmement faible (un tiers de celui du verre ordinaire), ce qui signifie que le verre borosilicaté possède une excellente résistance aux hautes températures et aux chocs thermiques.
I. Qu'est-ce que le verre borosilicaté ? Quelle est sa composition ?
Glass Cocontenant de l'oxyde de bore (B-2O-3) de 5 à 13 % (m/m) est appelé verre borosilicaté, parmi lesquels le verre à haute teneur en silice-bore est utilisé lorsque SiO2 > 78 % et B2O3 > 10 % dans les composants, ce qui présente des avantages très évidents en termes de performances.
Il en existe quatre types différents :
1. Verre borosilicaté à faible teneur en alcalis : désigne la composition SiO2-B2O3-R2O, contenant peu de R2O, un verre riche en SiO2, un faible coefficient de dilatation linéaire, une faible dispersion, une bonne stabilité chimique, une haute stabilité thermique, une bonne isolation électrique, utilisé comme verre de formage (tel que Pyrex), ustensiles de cuisine résistants à la chaleur, verre pour ampoules, verre neutre, verre électro-vide, verre optique, substrat LCD, panneaux et capteurs solaires.
2. Verre borosilicaté alcalino-terreux : composition SiO2-B2O3-RO, telle que la composition SiO2-B2O3-PbO, utilisée pour la préparation de verre optique, de vernis basse température ; composition SiO2-B2O3-PbO/ZnO utilisée pour la soudure de poudre cristalline, pour le scellement des tubes cathodiques (CRT) ; composition SiO2-B2O3-ZnO pour les redresseurs, la passivation des dispositifs électroniques.
3. Verre borosilicaté au lanthane : désigne la composition SiO2-B2O3-La2O3-RmOn, telle que la composition SiO2-B2O3-La2O3-CaO-ZnO-ZrO2, qui présente un indice de réfraction élevé, une faible dispersion, une meilleure température chimique, une perte de transmittance plus faible et est utilisée comme verre optique.
4. Verre borosilicaté dopé aux terres rares : SiO2-B2O3-RmOn comme composition de base, verre laser dopé Pr, Nd, verre optique non linéaire dopé Au, Ag, Cu, verre électroluminescent en référence aux nanocristaux de CdS, ZnS: Mn.
Par conséquent, le verre borosilicaté présente un très faible coefficient de dilatation thermique, une bonne stabilité thermique et chimique, de bonnes propriétés mécaniques, ainsi que les avantages de l'adaptabilité et d'un faible coût.
En voyant cela, vous ne comprenez peut-être pas ce que signifie le coefficient de dilatation thermique ?
Que signifie un coefficient de dilatation thermique élevé ou faible pour le verre ?
Tout d'abord, examinons la notion de coefficient de dilatation thermique :
« Le coefficient de dilatation thermique désigne le phénomène de dilatation et de contraction d'un objet dû à une variation de température. Sa capacité à varier est exprimée en termes de variation de longueur due à une variation unitaire de température à pression constante (p certaine). »
Que signifie cette affirmation ?
En clair, le verre se dilate à haute température !
Alors, le verre peut-il se dilater indéfiniment ? Non ! Car lorsque le verre se dilate jusqu’à un certain point, il éclate.
Par conséquent, nous savons que plus la température est élevée, moins le verre se dilate ; plus la dilatation est faible, voire nulle, plus le verre est stable. Son coefficient de dilatation thermique est alors plus faible.
Prenons comme exemple les propriétés physiques et chimiques du verre borosilicaté :
| teneur en silicium | 80 % ou plus |
| température de contrainte | 520 °C |
| température de recuit | 560 °C |
| température de ramollissement | 820 °C |
| indice de réfraction | 1,47 |
| Transmittance (2 mm) | 92% |
| module d'élasticité | 76 kN·mm⁻² |
| résistance à la traction | 40-120 N·mm⁻² |
| Constantes optiques de la contrainte du verre | 3,8 × 10⁻⁶ mm⁻² |
| Température de traitement (104 dPa) | 1220 °C |
| Coefficient de dilatation linéaire (20-300 °C) | 3,3 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Densité (20 °C) | 2,23 g-cm-1 |
| chaleur spécifique | 0,9 Jg -1K-1 |
| conductivité thermique | 1,2 Wm-1K-1 |
| Résistance à l'eau (ISO 719) | Niveau 1 |
| Résistance aux acides (ISO 195) | Niveau 1 |
| Résistance aux alcalis (ISO 695) | Niveau 2 |
Le verre borosilicaté doit précisément ses nombreuses excellentes propriétés – telles qu’une bonne stabilité thermique, une résistance aux chocs thermiques et froids, une stabilité chimique, des propriétés mécaniques, technologiques et optiques – à son utilisation répandue dans les batteries optiques, le verre pharmaceutique, les ustensiles, l’optoélectronique et d’autres domaines.
