실리카(SiO2)는 절대적으로 중추적이고 근본적인 역할을 합니다.E-유리이는 E-유리의 모든 뛰어난 특성의 기반을 형성합니다. 간단히 말해, 실리카는 E-유리의 "네트워크 형성자" 또는 "골격"입니다. 실리카의 기능은 다음과 같은 영역으로 구체적으로 분류할 수 있습니다.
1. 유리 네트워크 구조 형성 (핵심 기능)
이것이 실리카의 가장 기본적인 기능입니다. 실리카는 그 자체로 유리 형성 산화물입니다. 실리카의 SiO₄ 사면체는 산소 원자를 통해 서로 연결되어 연속적이고 견고하며 무작위적인 3차원 네트워크 구조를 형성합니다.
- 유추:이것은 마치 건축 중인 집의 철골 구조와 같습니다. 실리카는 전체 유리 구조의 주요 골격을 제공하고, 다른 구성 요소(산화칼슘, 산화알루미늄, 산화붕소 등)는 이 골격을 채우거나 변형하여 성능을 조절하는 재료입니다.
- 이 실리카 골격이 없으면 안정적인 유리 상태의 물질이 형성될 수 없습니다.
2. 탁월한 전기 절연 성능 제공
- 높은 전기 저항:실리카 자체는 이온 이동성이 극히 낮고, 화학 결합(Si-O 결합)이 매우 안정적이고 강하여 이온화가 어렵습니다. 실리카가 형성하는 연속적인 네트워크는 전하의 이동을 크게 제한하여 E-유리의 체적 저항률과 표면 저항률을 매우 높게 만듭니다.
- 낮은 유전 상수 및 낮은 유전 손실:E-유리는 고주파 및 고온에서 매우 안정적인 유전 특성을 나타냅니다. 이는 주로 SiO₂ 네트워크 구조의 대칭성과 안정성 덕분이며, 이로 인해 고주파 전기장에서 분극 정도가 낮고 에너지 손실(열로의 변환)이 최소화됩니다. 따라서 E-유리는 전자 회로 기판(PCB) 및 고전압 절연체의 보강재로 사용하기에 이상적입니다.
3. 우수한 화학적 안정성 확보
E-유리는 물, 산(불산 및 고온 인산 제외), 화학 물질에 대한 내성이 뛰어납니다.
- 불활성 표면:치밀한 Si-O-Si 네트워크는 화학적 활성이 매우 낮아 물이나 H+ 이온과 쉽게 반응하지 않습니다. 따라서 가수분해 저항성과 내산성이 매우 우수합니다. 이러한 특성 덕분에 E-유리 섬유로 보강된 복합재료는 가혹한 환경에서도 장기간 성능을 유지할 수 있습니다.
4. 높은 기계적 강도에 대한 기여
최종적인 힘은 비록유리 섬유또한 표면 결함 및 미세 균열과 같은 요인의 영향을 크게 받지만, 이론적인 강도는 주로 강한 Si-O 공유 결합과 3차원 네트워크 구조에서 비롯됩니다.
- 높은 결합 에너지:Si-O 결합의 결합 에너지가 매우 높아 유리 골격 자체가 매우 견고하며, 이로 인해 섬유는 높은 인장 강도와 탄성 계수를 갖게 됩니다.
5. 이상적인 열적 특성 부여
- 낮은 열팽창 계수:실리카 자체는 열팽창 계수가 매우 낮습니다. E-유리의 주요 골격 역할을 하는 실리카 또한 상대적으로 열팽창 계수가 낮습니다. 이는 온도 변화 시 치수 안정성이 우수하고 열팽창 및 수축으로 인한 과도한 응력 발생 가능성이 낮다는 것을 의미합니다.
- 높은 연화점:실리카의 융점은 매우 높습니다(약 1723℃). 다른 용융 산화물을 첨가하면 E-유리의 최종 융점이 낮아지지만, SiO₂ 핵은 여전히 유리가 대부분의 응용 분야에서 요구되는 조건을 충족할 만큼 충분히 높은 연화점과 열 안정성을 유지하도록 보장합니다.
일반적인 경우E-유리유리의 조성에서 실리카 함량은 일반적으로 52%~56%(중량 기준)로, 단일 산화물 성분 중 가장 큰 비중을 차지합니다. 이는 유리의 기본적인 특성을 결정짓는 요소입니다.
E-유리 내 산화물 간의 역할 분담:
- 이산화규소(SiO2)(규토): 주요 골격구조적 안정성, 전기 절연성, 화학적 내구성 및 강도를 제공합니다.
- Al2O3(알루미나): 보조 네트워크 형성기 및 안정기화학적 안정성과 기계적 강도를 향상시키고, 유리화 경향을 감소시킵니다.
- B2O3(산화붕소): 플럭스 및 속성 수정자용융 온도를 크게 낮추어 에너지 절약 효과를 내는 동시에 열적 및 전기적 특성을 향상시킵니다.
- CaO/MgO(산화칼슘/산화마그네슘): 플럭스 및 안정기용융을 돕고 화학적 내구성과 탈유리화 특성을 조절합니다.
게시 시간: 2025년 10월 10일
