硼硅酸盐玻璃的应用现状和发展趋势

摘 要：硼硅酸盐玻璃主要包括不含碱金属氧化物的高硼低硅硼硅酸盐玻璃，以及含碱硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐玻璃具有良好的化学稳定性和热稳定性，因此硼硅酸盐玻璃也在器皿玻璃和仪器玻璃领域得到广泛应用，而随着耐火材料和溶制工艺的发展，硼硅酸盐玻璃也可以得到更为广泛的应用。文章将结合硼硅酸盐玻璃的实际生产情况、玻璃特性和应用情况，对硼硅酸盐玻璃的发展趋势进行分析。

关键词：硼硅酸盐玻璃；特性；发展趋势

硼硅酸盐玻璃的基本成分主要由SiO2、B2O3、Na2O组成，通过研究我们可以发现，在硼硅酸盐玻璃中硼氧三角体[BO3]能通过Na2O提供的游离氧，讲硼的结构从层状转变为架状，并成为硼氧四面体[BO4]，这种变化为B2O3和SiO2提供了重组条件，有利于形成均匀一致的玻璃形状。而B2O3以[BO3]或[BO4]进入到玻璃结构后，结构网络的完整性和紧密程度将大幅度提升，特别是以[BO4]与[SiO2]共同组成的结构网络，更是让硼硅酸盐玻璃具备众多优良性能。使得硼硅酸盐玻璃能具有良好的化学稳定性、机械性能、光学性能和热稳定性。

1 硼硅酸盐玻璃的优良性能

与普通品种玻璃相比较，硼硅酸盐玻璃的光学性能、化学性能、热学性能和机械性能具有明显的优势。

1.1 光学性能。由于硼硅酸盐玻璃的制作过程中，原材料混合较为均匀，加工程序精密，这使得硼硅酸盐玻璃在自身优良性能的基础上，具有较高的透光率。而硼硅酸盐玻璃也因较低的荧光性能、较高的平面完整度和较好的透光性能，被广泛应用于光学、光电学、电学和光子学等领域中，而硼硅酸盐系统对稀土氧化物的溶解能力，要优于硅酸盐系统，能使得硼硅酸盐玻璃的形成范围更为宽广，而硼硅酸盐玻璃的光学性能研究领域，也将稀土硼硅酸盐系统作为稀土光学玻璃的主要系统。通过研究可以发现，含镧硼硅酸盐玻璃系统能发展高密度的玻璃系统，强化玻璃的光学性能。

1.2 化学性能。构成硼硅酸盐玻璃的基本成分，使其具有较好的抗酸抗碱性，而硼硅酸盐玻璃的抗水解性也比普通钠钙硅玻璃高出几个等级，能够良好的抵抗空气中水蒸气，甚至是液态酸或碱的侵蚀效果。与普通钠钙硅玻璃相比，硼硅酸盐玻璃能较强的抵抗化学侵蚀，并且对于玻璃表面的微裂纹，普通钠钙硅玻璃则会由于潮湿空气中的水分子作用，引发裂纹扩张。而那硅酸盐玻璃则具有较好的水稳定性，由于普通钠钙硅玻璃。

1.3 热学性能。硼硅酸盐玻璃的SiO2与B2O3含量较高，因此网络完整性和紧密程度，要优于普通钠钙硅玻璃。而化学性能方面，硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数要低于普通钠钙硅玻璃。普通那该玻璃的耐热冲击性小于100℃，而硼硅酸盐玻璃的耐热冲击性大于150℃，也被称之为特硬玻璃和硬质玻璃。较强的热稳定性，能让硼硅酸盐玻璃被广泛的应用于建筑防火和器皿炊具等领域中。

1.4 机械性能。硼硅酸盐玻璃的基本化学成分，使其在具有较高抗热冲击强度的同时，还具有了较高的表面硬度，能有效的防止玻璃刮痕。与普通钠钙硅相比，硅酸盐玻璃的密度要低于12%，这种显著地优势，能使得硼硅酸盐玻璃的应用领域更为广泛。符合现代建筑轻质高强的发展方向，在高层建筑中使用硼硅酸盐玻璃，也能够降低整体建筑物的重量。而较高的表面硬度，也使得硼硅酸盐玻璃，能够用作装甲车玻璃和防弹玻璃。并且硼硅酸盐玻璃重量轻、建合程度高、强度大等特点，能够应用在夹层、叠层领域中，有效的降低生产成本、重量和体积。

2 硼硅酸盐玻璃的应用现状

硼硅酸盐玻璃与普通钠钙硅玻璃相比具有较多的独特优势，这也使得硼硅酸盐玻璃在社会各领域中得到广泛的领域和发展，对硼硅酸盐玻璃应用现状的分析，也应当按照相应领域进行划分：

2.1 器皿与炊具领域。作为玻璃工业的重要分支，玻璃器皿属于压制和吹制类玻璃制品，产量也在整体玻璃工业中仅次于平板玻璃和瓶罐玻璃。玻璃器皿具有颜色艳丽、透明度高、化学稳定性和热稳定性较好、机械强度较高等特点。硅酸盐玻璃的独特优势，能充分应用在玻璃器皿制作中。较高的抗热冲击强度，也使得硼硅酸盐玻璃能应用于电炉的面板等厨房加热部件。

2.2 仪器领域。随着玻璃工业的发展，仪器玻璃已经广泛的应用于社会生产领域和高新技术领域。硼硅酸盐玻璃具有的优良性能，符合仪器玻璃对化学稳定性、热稳定性、机械强度和工艺性能的需求，并主要制作成化学器皿、物理化学仪器、厚壁制品、量器、温度及制品等。

2.3 药用领域。作为医药包装行业的重要分支，药用玻璃是整个医药工业的重要组成部分。药用玻璃需要具有较高化学稳定性的中性玻璃，能抵抗化学侵蚀效果，并具有较强的机械性能和良好的封闭性。现今药用玻璃普遍以硼硅酸盐玻璃为主，并主要分为安瓿玻璃、输液瓶、注射器玻璃等。

2.4 视镜领域。光致变色玻璃的分类主要是均相型和异相型，而异相型光致变色玻璃的应用最为广泛，并主要是由硼硅酸盐玻璃组成。普遍应用于眼睛玻璃、汽车防护玻璃、航天器窗口材料、激光防护和新型仪器开关等领域。

3 硼硅酸盐玻璃的发展趋势

硼硅酸盐玻璃具备较多优良性能，但在普通池炉融化过程中，也存在部分问题。澄清时间长、粘度过大、熔化温度高、分层和分相等问题，使得难以满足浮法成型工艺，这些问题也限制了硼硅酸盐玻璃优良性能的发挥和广泛的应用。但随着耐火材料性能的提升，玻璃加工技术的进步，也使得浮法生产硼硅酸盐玻璃的技术迅速发展，并能充分发挥硼硅酸盐玻璃的优良性能，拓宽硼硅酸盐玻璃的应用领域。

3.1 显示器玻璃。显示器已经逐渐成为人们日常生活中的一部分，并为人们提供信息交流和技术的操作。硼硅酸盐玻璃的优良性能，由良好的体现在显示器玻璃应用方面，符合显示器高质量、薄厚度的特点，硼硅酸盐玻璃作为显示器玻璃，具有响应速度快、亮度高、耐冲击、工作范围宽等特点，硼硅酸盐玻璃也将随着显示器技术的发展，进一步拓宽应用领域。

3.2 光电池。随着社会经济的提高，能源问题也将受到更为广泛的社会关注，光电池作为可再生资源将成为21世纪的关键性技术，目前光电材料中硅晶片虽然占据主导地位，但价格较为昂贵，无法实现大规模生产。而硼硅酸盐玻璃良好的热稳定性和热膨胀性，能够与无定形的硅晶片相匹配，承受相当程度的热负荷，降低光电池生产成本。随着玻璃加工技术的进步，硼硅酸盐玻璃讲迎来更为广泛的发展和应用，巨大的发展前景优于普通钠钙硅玻璃，以后也将朝着大尺寸、高质量、多规格、大规模、多功能的方向发展。

参考文献

[1] 刘小青，何峰，房玉.硼硅酸盐玻璃结构与其熔体性质研究[J].硅酸盐通报，2013（05）.

[2] 万军鹏，程金树，汤李缨.浅谈硼硅酸盐玻璃的应用现状和发展趋势[J].玻璃，2004（05）.

作者简介：武延平（1972.02- ），女，汉族，河北邢台人，本科，工程师，研究方向：建材工程。