硼:元素周期表中的硬汉|硼在硼硅酸盐玻璃中的优势|康宁

硼:硬汉

硼:硬汉

硼在太阳系中被认为是一种“低丰度”元素,仅占地壳的0.001%。然而,尽管它在宇宙中的代表性不大,但在康宁的研发实验室中却极为普遍。事实上,如果你浏览一下我们的玻璃成分清单,你会发现数百种硼硅酸盐——也就是说,以硼和二氧化硅为特征的玻璃,而不是传统的钠石灰玻璃,它用于窗户和瓶子。

为什么硼如此受欢迎?很大一部分原因是它对硬汉的吸引力。硼使玻璃具有很强的化学耐久性。它的热膨胀系数也很低。这意味着硼硅酸盐玻璃比钠石灰玻璃承受更快的温度变化。

康宁硼硅酸盐玻璃的第一个重要应用是您可能熟悉的产品:PYREX®玻璃。就像世界上最受欢迎的超级英雄一样,PYREX玻璃也有一个伟大的起源故事。1915年,康宁物理学家杰西·利特尔顿博士试图开发一种耐热玻璃。一天晚上,他带回家一个锯下来的电池罐,由一种实验性的玻璃成分制成。他的妻子贝西用它来烤海绵蛋糕,证明了这种玻璃也可以用在烤箱上,也诞生了传说中的炊具和实验室玻璃系列。

是什么让PYREX玻璃如此耐温?它与玻璃在加热和冷却时的膨胀和收缩有关。当物质变热时,它的原子振动得更多。物体随着原子间空间的增大而膨胀。硼的振动比其他元素小得多,因此膨胀也小得多。

但硼的吸引力还不止于此。它降低了玻璃的脱氮温度(形成晶体的温度),使其易于熔化。此外,它在任何给定温度下都能降低玻璃的粘度。这使得它更容易混合,并允许气泡从玻璃杯中升起。这些品质还通过确保玻璃在康宁系统中的顺畅流动,提高了新玻璃的可制造性。因此,硼使许多技术玻璃成为可能,包括我们新的康宁®Astra™玻璃,这是一种玻璃基板,可为高性能显示器提供极高的像素密度。

但是,尽管康宁公司欣赏硼柔软的一面,但我们也一直在关注它的韧性。例如:硼是早期康宁®大猩猩®玻璃的关键成分之一。

虽然硼的耐温性是众所周知的,但我们发现它的抗损伤性更多是偶然的。在开发新作品时,研究人员通常会在玻璃上打分数,并沿着分数标记将其打破。研究员马修·德杰内卡博士回忆起早期大猩猩眼镜的工作,并尝试了一种含有硼的配方。德杰内卡说:“我不得不用全身的重量坐在玻璃上,让它沿着计分线摔碎。”“我们一直在使用硼来去除气泡,在这个过程中,我们发现它给了我们很大的抗损伤性。”

有人说,长期的关系会失去火花。但在100多年后,硼的能力仍然让我们感到惊讶。

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