شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات ( به انگلیسی: Borosilicate glass ) نوعی شیشهٔ سیلیکاتی با مقدار اکسید بور بیش از ۴ درصد وزنی است.
این نوع شیشه ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط داشته، رفتار ویسکوزیته - دمای بلند و چگالی کمی دارند. [ ۱]
بسیاری از ظروف شیشه ای آزمایشگاهی، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می شوند.
این شیشه ها در بازار با نام های تجارتی مانند پیرکس، سیماکس، ترکس، دوران … شناخته می شوند. [ ۲]
ترکیبات:
محدوده ترکیبی این نوع شیشه بسیار محدود است و تغییرات اندک در ترکیب مواد اولیه ممکن است منجر به بروز پدیده جدایش فازی شود. شیشه های بوروسیلیکاتی امروز معمولاً در محدوده ترکیبی زیر قرار دارند:[ ۳]
SiO2: 79. 5 - 80. 5%
B2O3: 12 - 13%
Al2O3: 2 - 2. 8%
Na2O: 3. 5 - 4. 5%
K2O: 0 - 1. 1%
خلاف شیشه های سودا آهکی ( سودالایم ) که قدمت و کثرت تولید نسبتاً مطلوبی در کشور دارند و بر همین مبنا، ترکیب نهایی بچ و محصول نهایی شناخته شده است، شیشه بوروسیلیکات ( پیرکس ) نه قدمت چندانی در کشور دارد و واحدهای تولیدی آن به تعداد انگشتان یک دست هم نمی رسد و بدیهی است که به تکنولوژی های این نوع شیشه نیز توجه چندانی نمی شود. در این مقال سعی شده که نقش عامل اصلی تشکیل دهنده این فاز شیشه ای ( بوراتها ) در گستره پیوند، به صورت خلاصه وار مورد بررسی عملیاتی قرار گیرد:
به همراه سیلیس، ژرمانیم و سولفور، مقار جزئی از Boron مانند یک عنصر اصلی تشکیل دهنده شبکه و به عنوان شاخه دوم این پدیده، خود را ارائه می کند. مشابه سه عامل دیگر، Boron نیز سهم خود را در تشکیل پیوندهای قوی در اکسیدهای ( ترکیبی ) شیشه نمایش می دهد. شبکه آن از سایر شبکه ها که بت یک نوع پیوند در شیشه یافت می شوند متفاوت است و در شیشه با در رتبه B3 وB4یافت می گردد، استحکام فوق العاده B3 وB4 این تصور را ایجاد می کند که پیوند B - O بسیار قوی است، حال آنکه پیوند گروه های Bo4 واجد واحدهای ساختمانی بسیار ضعیفی در مقابل حرارت های بالا می باشند، دلیل آن را نیز می توان توضیح داد: B2O3 با Sio2 تفاوت دارد: ویسکوزیته آن بسیار کمتر از سیلیس است، بنابراین B2O3 مانند یک ماده گدازنده ( سیال ) بسیار سودمند عمل می کند.
اکسید بور: این اکسید مخصوص می تواند وارد ترکیب شیشه شود و رفتار و وضع غیرعادی از خود نشان دهد. برخی از خواص آن موجب تحمل تغییرات قطری ( کشیدگی ) می شوند و وقتی به صورت ترکیبی از فرمول شیشه در میآید، باعث افزایش مقاومت شیمیایی آن نیز می گردد، گرچه به شدت نم گیر بوده و آب خود حفظ می کند، ضریب انبساط حرارتی شیشه را کاهش می دهد ( با وجود داشتن ضریب انبساط حرارتی بسیار بالا ) و در هر حال، خاصیت سیالیت وروانی و خواص شیشه ای خود را کاملاً حفظ می کند، لذا توانایی ذوب و تشکیل شیشه را بهبود می دهد، دمای مایع شدن نیز د ر اثر وارد کردن B2o3 به شدت کاهش می یابد و همچنین از به خط در آمدن واحدهای ساختمانی شیشه جهت ایجاد یک شبکه منظم هندسی بلوری جلوگیری می کند. در حالت گداخته بسیاری از دیگر اکسیدها را تجزیه می کند. B2o3 یک آبگیر قوی است و آب خود را در دمای 1000C0 از دست می دهد. خواص B2o3 شیشه منطبق با حجم اب متغیر است ( مشابه P2o5 ) ودر450Co ذوب می شود حال آنکه نقطه ذوب سیلیس 1715Co است، ویسکوزیته آن بسیار کمتر از سیلیس و ضریب انبساط حرارتی آن بیست وچهار مرتبه بالاتر از سیلیس و دانستیته آن نیز کمتر از سیلیس می باشد.