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以前的玻璃杯裝開水會炸,主要是由于玻璃的熱脹冷縮導致的,現在的玻璃杯材料基本都是高硼硅玻璃,具有很小的線性膨脹系數,耐高溫性能較好,很少出現以前那樣倒入開水就炸裂的情況。

玻璃杯

玻璃的主要成分是二氧化硅,但是不同的生產工藝,以及摻雜不同物質后的玻璃,擁有千差萬別的物理性質;以前的玻璃,由于產生工藝落后,其中含有大量的重金屬成分,比如鉛、鋅等等,這樣的玻璃非常脆,且線性膨脹系數高,一旦遇到較大的溫差變化就會發生炸裂。

玻璃杯

小時候大家可能經歷過,尤其在冬天,把開水倒入玻璃杯中,玻璃杯會炸裂,或者玻璃杯從開水液面處水平破裂,而且越厚的玻璃杯越容易出現這種情況,反而薄的玻璃杯不容易炸裂,你能想到原因嗎?
 
現在我們使用的玻璃杯,基本都是高硼硅玻璃,把氧化硼(B2O3)、氧化鈉(Na2O)取代了原有的重金屬鉛、鋅等等,其中硼的含量為12~14%,這樣的高硼硅玻璃線性膨脹系數小,密度也比生玻璃小,但是強度高,耐熱性高。
 
線性膨脹系數指的是:溫度每升高1度(℃),固體物質的長度和它在原來溫度下的長度之比。
 
幾種玻璃的線性膨脹系數(20-300℃)如下,單位1/℃:
 
普通玻璃:9.2×10^-6
 
低硼硅玻璃:7.0×10^-6
 
中硼硅玻璃:5.0×10^-6
 
高硼硅玻璃:3.3×10^-6
 
石英玻璃:5.5×10^-7
 
微晶玻璃:
 
可以看到,高硼硅玻璃的膨脹系數只有普通玻璃的三分之一,而玻璃本身比較脆,在遇到表面溫度驟變時,由于熱脹冷縮普通玻璃容易碎裂,而高硼硅玻璃因為具有很小的膨脹系數更不易碎裂。
 
石英玻璃是只含二氧化硅的非晶體材料,具有更小的線性膨脹系數,以及很高的耐熱性和抗震性能,常用在實驗室和一些高溫儀器當中,在石英玻璃當中加入鈦元素后,還能得到零膨脹系數的玻璃,用于一些尖端科技當中。
 
微晶玻璃是在一定溫度下,讓玻璃析出大量的微小晶體,從而得到微晶相和玻璃相的復合體,微晶玻璃擁有很小的線性膨脹系數,也可以得到零膨脹系數的微晶玻璃,而且具有很高的強度,耐腐蝕、熱穩定性好,常用于望遠鏡、電子絕緣材料,集成電路底板,電磁爐面板當中。
 
微晶玻璃

來源:艾伯史密斯

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